Bordetella Pertussis - Gambaran Umum

Read Also

Apa itu Bordetella pertusis?

Bordetella pertussis adalah bakteri aerob gram negatif patogen yang merupakan agen penyebab penyakit pertusis atau batuk rejan.

• B. pertussis adalah jenis spesies Bordetella yang terdiri dari coccobacillus mesofilik kecil yang memfasilitasi kolonisasi jaringan hewan.

• B. pertussis adalah salah satu dari delapan spesies yang termasuk dalam genus Bordetella dan salah satu dari tujuh spesies patogen, yang sebagian besar terkait dengan infeksi saluran pernapasan pada manusia dan hewan lainnya.

• Ini adalah patogen wajib manusia yang menjajah sel-sel epitel silia saluran pernapasan. Ini jarang ada di lingkungan kecuali dalam bentuk aerosol dan droplet, yang juga merupakan cara penularan penyakit.

• Ini adalah spesies patogen penting dari genus Bordetella yang dicirikan oleh berbagai faktor virulensi yang memungkinkan terjadinya infeksi.

• B. pertussis adalah organisme yang rewel dan tumbuh lambat yang menyebabkan infeksi hanya pada manusia. Penyakit pada manusia adalah hasil dari kolonisasi yang sangat baik dan pertumbuhan mesofilik.

• Infeksi pada manusia oleh B. pertussis mirip dengan infeksi yang disebabkan oleh B. parapertussis pada domba maupun manusia.

• Sebagian besar spesies Bordetella diisolasi dari hewan berdarah panas seperti manusia yang sebagian besar terdapat di saluran pernapasan inangnya. Namun, baru-baru ini mikroorganisme ini dapat diisolasi dari bagian lain seperti darah manusia dan kultur luka manusia.

• Bakteri ini pertama kali diisolasi oleh Bergey, Harrison, Breed, Hammer, dan Huntoon pada tahun 1923 dan diberi nama Haemophilus pertussis. Itu kemudian berganti nama menjadi Bordetella pertussis pada tahun 1952 oleh Moreno-Lopez.

• Nama spesies 'pertussis' diambil dari dua kata Latin; 'per' berarti sangat dan 'tussis' berarti batuk, mewakili batuk parah yang disebabkan oleh bakteri.

• Pertusis adalah infeksi pernapasan parah yang mempengaruhi saluran pernapasan atas dan bawah manusia dan sangat parah pada bayi di negara berkembang.

• Ada perbaikan besar dalam pengurangan pertusis dengan pengembangan dan peningkatan vaksin selama bertahun-tahun. Namun, penyakit ini terus menjadi masalah di berbagai negara dengan sistem kesehatan yang lebih.

• B. pertussis adalah patogen Biosafety Level 2 yang harus ditangani dengan mengikuti pedoman dan regulasi khusus.

Klasifikasi Bordetella pertussis

• Genus Bordetella terdiri dari coccobacilli kecil yang merupakan patogen obligat pada manusia dan hewan yang dicirikan oleh urutan gen 16S rRNA. Sebelum penunjukan bakteri ke dalam genus secara terpisah, spesies ditempatkan di Haemophilus pertussis.

• Genus milik famili Alcaligenaceae dari Betaproteobacteria yang terkait erat dengan famili Achromobacter dan Alcaligens

• Anggota famili Alcaligenaceae dicirikan oleh hibridisasi DNA-DNA dan analisis urutan gen 16S rRNA. Selain itu, ini dibedakan oleh ubiquinone-8 sebagai major isoprenoid quinine.

• Pembedaan Bordetella dari genera lain adalah kemunculan Bordetella dari hewan berdarah panas, sedangkan genera lain paling sering terjadi di tanah, air, dan lingkungan rumah sakit.

• Genus ini terdiri dari tujuh spesies berbeda berdasarkan analisis phenotypic characteristics, DNA base composition, dan nucleic acid hybridization.

• B. pertussis adalah jenis spesies Bordetella bersama dengan dua spesies lainnya B. parapertussis dan B. bronchiseptica yang merupakan patogen pernapasan mamalia dengan dampak ekonomi baik bagi kesehatan manusia maupun pertanian.

• Spesies ini bahkan dianggap sebagai subspesies dari spesies yang sama yang kemudian dibedakan sebagai spesies yang berbeda berdasarkan evaluasi genotipe.

• Bakteri ini merupakan sebagai kelompok B. bronchoseptica karena mereka memiliki ukuran genom dan ceruk patogen yang sama.

Berikut klasifikasi taksonomi B. pertussis;

Domain	Bacteria
Phylum	Proteobacteria
Class	Betaproteobacteria
Order	Burkholderiales
Family	Alcaligenaceae
Genus	Bordetella
Species	B. pertussis

Habitat Bordetella pertussis

• Habitat utama B. pertussis adalah epitel silia yang ada di saluran pernapasan manusia. Kejadiannya, bagaimanapun, telah ditemukan di saluran pernapasan hewan.

• Ini adalah strict aerobic pathogen yang tidak terjadi sebagai penghuni tubuh hewan tetapi ditularkan dari individu lain yang terinfeksi.

• B. pertussis tidak memiliki reservoir yang diketahui selain manusia, dan bakteri diasumsikan menular langsung dari satu individu yang terinfeksi ke individu lain.

• Bakteri tidak, bagaimanapun, bertahan hidup di udara membentuk aerosol atau droplet yang melaluinya ia mentransmisikan dari satu inang ke inang lainnya.

• Kemampuan bakteri untuk bertahan hidup pada manusia dengan menghindari sistem imun host dan dengan karakteristik kolonisasi yang sangat baik. Semua ini dikaitkan dengan faktor virulensi bakteri yang beragam dan sangat efisien.

• Seperti kebanyakan bakteri patogen, B. pertussis juga mengekspresikan set produk gen sebagai respons terhadap perubahan lingkungan yang bervariasi.

• Kelangsungan hidup jangka panjang di dalam inang dan di lingkungan tergantung pada sintesis faktor yang diperlukan pada konsentrasi dan waktu yang berbeda sebagai respons terhadap rangsangan yang diarahkan.

• B. pertussis telah beradaptasi sebagai patogen ketat tubuh manusia yang diatur oleh berbagai produk yang bertindak baik sebagai agen antimikroba terhadap patogen lain dan sebagai faktor virulensi.

Morfologi Bordetella pertussis

• Morfologi spesies Bordetella cukup berbeda dari spesies patogen lainnya yang memungkinkan diferensiasi lebih mudah berdasarkan karakteristik morfologi mereka.

• Sel-sel B. pertussis adalah coccobacilli menit Gram-negatif dengan ukuran berkisar antara 0,2-0,5 µm × 0,5-2,0 µm.

• Sel kadang-kadang berbentuk filamen yang dapat memanjang beberapa µm, biasanya diamati dalam sampel klinis.

• B. pertussis adalah non-motil tanpa flagela yang digunakan untuk membedakan bakteri dari spesies lain seperti B. bronchoseptica dan B. avium.

• Sel-selnya dienkapsulasi atau dikelilingi oleh selubung lendir. Kapsul biasanya diamati pada spesies yang baru diisolasi sedangkan pembentukan lendir terjadi secara in vitro dalam bentuk biofilm.

• Baik kapsul dan selubung lendir terdiri dari polisakarida yang dikodekan oleh gen, tetapi kondisi ekspresinya tidak diketahui.

• Permukaan sel terdiri dari pelengkap berfilamen halus yang dapat diamati dalam bentuk filamen dan vesikel membran dalam supernat kultur. Fimbria memiliki lebar 3-5 mm dan panjang 110-250 nm.

• Karena spesies Bordetella adalah Gram-negatif, maka mereka mengandung membran luar dan membran dalam, di antaranya adalah dinding sel.

• Membran luar terdiri dari lipopolisakarida yang dihubungkan oleh long sugar units dan ditambatkan oleh unit lipid.

• Lipopolisakarida B. pertussis berbeda dari bakteri Gram-negatif lainnya dengan komposisi fosfat yang berbeda dari lipid A pada bakteri lain.

• Lipopolisakarida B. pertussis bertindak sebagai endotoksin yang toksin bagi inang dan dengan demikian, bertindak sebagai faktor virulensi.

• Dinding sel terdiri dari satu lapisan peptidoglikan yang terdiri dari turunan glukosa; N-asetil glukosamin dan asam N-asetilmuramat dengan ikatan pentapeptida.

• Membran sel adalah membran sel bakteri yang khas dengan lapisan ganda lipid dan partikel protein yang tertanam di kolam lipid.

• Kromosom B. pertussis berbentuk sirkular dengan 4124236 bp dan 3456 rotein-coding gene sequences. Kandungan G+C rata-rata B. pertussis adalah 67,3%.

Karakteristik Kultur Bordetella pertussis

• Bordetella pertussis adalah spesies yang paling rewel di antara semua spesies Bordetella yang membutuhkan sekitar 3-6 hari untuk pengembangan koloni pada media buatan.

• Media pilihan untuk isolasi selektif B. pertussis adalah media Bordet-Gengou dengan gliserol. Medium terdiri dari potato-extract medium tanpa pepton yang mengandung 50% blood.

• charcoal horse blood agar adalah media yang lebih baik untuk budidaya selektif B. pertussis karena memiliki umur simpan yang lebih lama dan lebih unggul dalam kemampuannya untuk mendukung pertumbuhan B. pertussis.

• Untuk analisis rutin, sheep atau horse blood agar sering digunakan, tetapi kandungan bloodnya dikurangi menjadi 15-20%, yang memudahkan pengamatan hemolisis.

• Media komersial untuk B. pertussis meliputi Stainer-Scholte broth dan cyclodextrin solid medium.

• B. pertussis merupakan aerob obligat dengan pertumbuhan paling efisien pada kisaran suhu 30-37°C.

• Metabolisme sebagian besar didasarkan pada oksidasi asam amino karena bakteri ini biasanya tidak menggunakan karbohidrat.

• Pertumbuhan B. pertussis pada media buatan sulit dilakukan karena kepekaan bakteri terhadap berbagai senyawa seperti asam lemak tak jenuh, koloid sulfur, dan sulfida.

• Media selektif yang digunakan untuk budidaya B. pertussis mengandung adsorben untuk inhibitor.

• Variasi selama pertumbuhan adalah ciri umum dari semua spesies genus Bordetella dimana kultur biasanya menunjukkan tipe koloni yang berbeda bahkan pada permukaan agar yang sama.

• Variasi morfologi koloni pada subkultur berulang dengan hilangnya antigen dan perubahan persyaratan pertumbuhan lebih sering terjadi pada B. pertussis daripada spesies Bordetella lainnya.

• Perubahan morfologi dikaitkan dengan proses gabungan variasi serotipe, modulasi antigenik, dan variasi fase.

• Media cair yang berbeda dapat digunakan untuk pertumbuhan massal B. pertussis yang bebas dari ekstrak darah atau jaringan.

Gambar: A- Bordetella pertussis pada medium Reagan Lowe (RL). B- Bordetella pertussis pada media Bordet Gengou (BG). Sumber Gambar: WHO.

Berikut ini adalah beberapa ciri kultur B. pertussis pada media kultur yang berbeda:

a. Tes Bordet-Gengou

• Koloni B. pertussis di Bordet-Gengou berukuran kecil dan jelas karena diameter koloni jarang melebihi 3mm. Ukuran koloni dapat meningkat hingga 4 mm setelah 5-6 hari pada beberapa galur.

• Bordetella pertussis adalah organisme rewel yang dapat dibudidayakan pada media buatan setelah sekitar 3-6 hari inkubasi.

• Media tersebut merupakan media selektif karena mengandung senyawa yang mendukung pertumbuhan bakteri melawan berbagai inhibitor yang mungkin ada pada media umum.

• Koloni menunjukkan zona hemolisis yang sempit yang terlihat di sekitar koloni. Jenis hemolisis yang diamati pada β-hemolisis.

• Koloni berbentuk cembung dan berkilau dengan seluruh tepi, yang biasanya mengering setelah inkubasi yang lama.

• Setelah subkultur berikutnya, variasi morfologi koloni dapat diamati. Koloni B. pertussis yang datar, non-hemolitik dapat diamati pada beberapa kasus.

b. Charcoal Blood Agar (Regan-Lowe Agar)

• Charcoal blood agar yang dilengkapi dengan horse blood digunakan untuk pengayaan spesies Bordetella dan isolasi selektifnya. Medium mengandung sefaleksin yang menghambat pertumbuhan flora normal nasofaring.

• Koloni pada agar tampak kecil, abu-abu, mengkilat, mengkilat, dan halus. Ini memiliki kilau seperti mutiara yang tampak seperti droplet merkuri.

• Ukuran koloni kecil dan terletak antara 1-2 mm dan mungkin melebihi hingga 3 mm setelah 5-6 hari inkubasi.

Karakteristik Biokimia Bordetella pertussis

Karakteristik biokimia B. pertussis dapat ditabulasikan sebagai berikut:

S.N	Biochemical Characteristics	B. pertussis
1.	Capsule	Capsulated
2.	Shape	Coccobacilli
3.	Gram Staining	Gram-Negative
4.	Catalase	Positive (+)
5.	Oxidase	Positive (+)
6.	Citrate	Negative (+)
7.	Methyl Red (MR)	Negative (-)
8.	Voges Proskauer (VR)	Negative (+)
9.	OF (Oxidative-Fermentative)	Oxidative
10.	Coagulase	Negative (-)
11.	DNase	Negative (-)
12.	Urease	Negative (-)
13.	Gas	Negative (-)
14.	H2S	Negative (-)
15.	Hemolysis	β-hemolytic
16.	Motility	Non-motile
17.	Nitrate Reduction	Negative (-)
18.	Gelatin Hydrolysis	Negative (-)
19.	Pigment Production	Positive (+) (Brown)
20.	Indole	Negative (-)
21.	TSIA (Triple Sugar Iron Agar)	Alkali/Alkali (Red/ Red)
22.	Spore	Non-sporing

Fermentasi

S.N	Substrate	P. pertussis
1.	Adonitol	Negative (-)
2.	Arabinose	Negative (-)
3.	Cellobiose	Negative (-)
4.	Dulcitol	Negative (-)
5.	Fructose	Negative (-)
6.	Galactose	Negative (-)
7.	Glucose	Negative (-)
8.	Glycerol	Negative (-)
9.	Glycogen	Negative (-)
10.	Hippurate	Negative (-)
11.	Inulin	Negative (-)
12.	Inositol	Negative (-)
13.	Lactose	Negative (-)
14.	Malonate	Negative (-)
15.	Maltose	Negative (-)
16.	Mannitol	Negative (-)
17.	Mannose	Negative (-)
18.	Pyruvate	Negative (-)
19.	Raffinose	Negative (-)
20.	Rhamnose	Negative (-)
21.	Ribose	Negative (-)
22.	Salicin	Negative (-)
23.	Sorbitol	Negative (-)
24.	Starch	Negative (-)
25.	Sucrose	Negative (-)
26.	Trehalose	Negative (-)
27	Xylose	Negative (-)

Reaksi Enzimatik

S.N	Enzymes	P. pertussis
1.	Acetoin	Negative (-)
2.	Acetate Utilization	Negative (-)
3.	Alkaline phosphatase	Negative (-)
4.	Esculin Hydrolysis	Negative (-)
5.	Lecithinase	Negative (-)
6.	Lipase C14 activity	Negative (-)
7.	Lysine Decarboxylase	Negative (-)
8.	Ester C8 lipase activity	Positive (+)
9.	Naphthol-AS-B1 phosphohydrolase	Positive (+)
10.	Trypsin	Negative (-)

Faktor Virulensi Bordetella pertussis

Bordetella pertussis adalah patogen obligat yang telah beradaptasi dengan lingkungan dalam tubuh manusia melalui berbagai faktor terkait virulensi. Faktor-faktor ini termasuk struktur, produk serta gen yang mengatur perkembangan penyakit pada inang. Ini menghasilkan berbagai racun dan adhesin yang penting dalam kolonisasi inang sekaligus melindungi mereka dari host immune system.

Gambar: Virulensi Bordetella spp. Sumber Gambar: Nature Review Mikrobiologi.

Berikut ini adalah faktor virulensi umum yang terkait dengan infeksi yang disebabkan oleh B. pertussis dan patogenesisnya;

a. Hemaglutinin berfilamen

• Hemaglutinin filamen adalah cell-surface-associated protein yang disekresikan secara ekstraseluler ke lingkungan sekitarnya.

• Protein memainkan peran penting dalam perlekatan awal B. pertussis ke epitel silia saluran pernapasan pada manusia. Ini juga bertindak sebagai adhesi jembatan yang memfasilitasi pengikatan mikroorganisme lain.

• Protein memiliki tiga situs pengikatan yang berbeda dan dua wilayah dominan imun utama yang sangat imunogenik.

• Hemaglutinin disekresikan dalam bentuk prekursor FhaB yang membutuhkan protease khusus yang penting untuk pengolahan prekursor menjadi protein matang.

• Pengikatan B. pertussis ke epitel bersilia dimediasi oleh carbohydrate-binding domain dari protein yang memiliki afinitas unik untuk glikolipid dan sel bersilia.

• Protein juga memiliki aktivitas pengikatan heparin, yang memungkinkan perlekatan bakteri ke sel yang tidak bersilia.

• Hemaglutinin filamen juga mengikat sel fagosit seperti makrofag yang membantu bakteri melarikan diri dari sistem kekebalan tubuh inang.

• Ini juga mengikat protein serum yang merupakan pengatur aktivasi komplemen. Pengikatan, dengan demikian menghambat jalur komplemen klasik yang menghentikan pembentukan kompleks serangan membran.

b. Fimbriae

• Fimbriae adalah filamen, tonjolan polimer terkait permukaan sel yang memanjang dari permukaan sel bakteri dan memfasilitasi kolonisasi saluran pernapasan.

• B. pertussis menghasilkan fimbria yang berbeda secara serologis yang terdiri dari dua subunit utama masing-masing Fim2 dan Fim3.

• Subunit mayor membentuk karakteristik struktur filamen panjang dari fimbriae sedangkan subunit minor terdapat di ujung struktur.

• Subunit utama mengikat kondroitin sulfat, heparin sulfat, dan dekstran sulfat yang ada di saluran pernapasan.

• Subunit minor memungkinkan pengikatan bakteri ke sel melalui cell-surface integrin VLA-5,  kemudian secara signifikan meningkatkan haemagglutinin-mediated attachment.

• Fimbriae terlibat dalam perlekatan awal bakteri pada mukosa laring dan juga penting untuk pembentukan biofilm selama infeksi.

c. Pertactin

• Pertactin adalah protein membran luar yang juga terlibat dalam perlekatan bakteri pada permukaan sel inang.

• Mekanisme yang digunakan oleh B. pertussis selama perlekatan belum diketahui, dan belum ditemukan reseptor yang terlibat dalam proses tersebut.

• Namun, diketahui bahwa urutan asam amino bakteri mengungkapkan motif RGD yang merupakan bagian pengikatan integrin yang diketahui pada adhesin bakteri lain seperti hemaglutinin berfilamen.

• Ada penelitian yang menunjukkan bahwa protein juga membantu dalam memberikan resistensi terhadap pembersihan bakteri dari paru-paru.

• Meskipun peran pasti pertaktin dalam patogenisitas tidak diketahui, ia dianggap sebagai imunogen pelindung penting yang bahkan telah digunakan dalam pembuatan vaksin.

d. Sitotoksin trakea

• Sitotoksin trakea adalah bagian dari komponen peptidoglikan dinding sel bakteri yang merusak sel epitel pernapasan bersilia.

• Penghancuran silia dan sel-sel epitel menghasilkan ciliostasis dan memaksa individu yang terinfeksi untuk batuk tanpa henti untuk mengeluarkan lendir.

• Ini adalah disakarida yang mirip dengan subunit monomer dari bakteri peptidoglikan yang dihasilkan selama pertumbuhan selubung sel.

• Pelepasan sitotoksin trakea menghasilkan respons host yang berlebihan dalam bentuk pelepasan mediator inflamasi seperti IL-1 dan NO sintase yang diinduksi sitokin.

• Sitotoksin trakea juga memiliki efek toksik pada sel lain, mengurangi fungsi neutrofil pada konsentrasi rendah dan menginduksi aktivitas toksik pada konsentrasi yang lebih tinggi.

e. Toksin dermonekrotik

• Toksin dermonekrotik adalah toksin labil panas yang tidak aktif pada suhu 56°C dan menyebabkan lesi kulit nekrotik bila disuntikkan secara subkutan.

• Toksin mengkatalisis poliaminasi atau deamidasi GTPase keluarga Rho kecil. Enzim sangat penting dalam reorganisasi kerangka aktin dan motilitas sel.

• Meskipun toksin ini merupakan toksin pertama dari spesies Bordetella yang diidentifikasi, tidak banyak yang diketahui tentang toksin tersebut karena sulitnya proses pemurnian.

• Ini memiliki aktivitas vasokonstriksi kuat yang dapat menyebabkan kematian atau penurunan berat badan karena lesi iskemik atau nekrosis kulit.

• Efek nekrosis toksin disebabkan oleh efek konstriksi spesifik pada otot polos pembuluh darah. Efek pada otot saluran pernapasan dapat menyebabkan reaksi inflamasi lokal, yang menyebabkan beberapa patologi penyakit.

f. Toksin pertussis

Gambar: Efek PT pada sel imun dan respon dan aspek lain dari patogenesis pertusis. Sumber Gambar: MDPI Toxins.

• Toksin pertusis merupakan faktor virulensi penting dan antigen pelindung eksklusif untuk B. pertussis.

• Ini adalah endotoksin yang diangkut melintasi membran luar bakteri oleh type IV secretion system.

• Toksin tersebut merupakan toksin tipe AB5 yang terdiri dari satu subunit aktif dan lima oligomer B yang mengikat.

• Subunit A dalam sitosol sel inang mengkatalisis transfer ADP-ribosa yang dilepaskan dari NAD+ seluler terhidrolisis ke keluarga protein G.

• Protein ini terlibat dalam jalur transduksi sinyal di dalam sel inang, dan pengikatan ADP-ribosa mengganggu pensinyalan sel sel epitel dan sel sistem imun.

• Oligomer B toksin memfasilitasi perlekatan toksin ke sel inang, yang diperlukan untuk masuknya subunit A toksin ke dalam sitosol.

• Toksin juga meningkatkan fungsi macrophage integrin CR3 dan dengan demikian, meningkatkan perlekatan dan asupan bakteri dengan bantuan hemaglutinin berfilamen.

• Target yang paling penting dari toksin adalah sel fagosit di mana ia membatasi migrasi sel ke tempat infeksi di saluran pernapasan dan mengurangi potensi fagositosisnya.

g. Toksin adenilat siklase

• Adenylate cyclase toxin (ACT) adalah toksin imunomodulator yang berfungsi baik sebagai hemolisin maupun sebagai sitotoksin.

• Toksin adalah polipeptida dengan dua domain dimana salah satu domain memediasi pengikatan toksin ke sel target dan translokasi toksin ke sitosol.

• Toksin memediasi perlekatan pada sel inang dengan mengikat integrin mβ2 yang ada pada sel myeloid phagocytic dan natural killer cells.

• Adenylate cyclase diaktifkan oleh calmodulin dan mengkatalisis konversi ATP intraseluler menjadi cAMP yang menghambat pembentukan superoksida, immune effector cell chemotaxis, dan fagositosis.

• ACT adalah faktor virulensi bi-fungsional yang terlibat dalam tahap awal infeksi dan dapat menimbulkan respons imun protektif.

• Dalam sel eukariotik, ACT menyebabkan sintesis cAMP yang tidak diatur dari ATP, yang mengakibatkan gangguan pada fungsi sel normal.

• ACT juga menginduksi apoptosis pada sel target, yang terutama merupakan sel fagositik.

h. Lipopolisakarida/Endotoksin

• Lipopolisakarida B. pertussis lebih kecil daripada bakteri gram negatif lainnya dan sering disebut lipooligosakarida.

• Pada B. pertussis, lipopolisakarida terlibat dalam sindrom batuk rejan dengan menginduksi produksi NO pada sel trakea yang terinfeksi yang mengakibatkan kerusakan sel bersilia pernapasan.

• Lipopolisakarida menginduksi aktivitas endotoksik yang dapat bekerja secara sinergis dengan sitotoksin trakea.

• Oksida nitrat yang dihasilkan menghancurkan enzim yang bergantung pada besi dan menghambat fungsi mitokondria dan sintesis DNA dalam sel inang.

Patogenesis Bordetella pertussis

Mekanisme pasti patogenesis B. pertussis pada manusia belum diketahui, tetapi penelitian telah dilakukan baik secara in vitro maupun in vivo pada model hewan. Manusia adalah satu-satunya reservoir B. pertussis, dan dengan demikian penularan bakteri hanya terjadi dari satu individu yang terinfeksi ke individu lain. Patogenesis B. pertussis adalah kompleks dan multifaktorial dimana hilangnya satu toksin dan adhesin dapat mempengaruhi kemampuan bakteri untuk mengkolonisasi permukaan inang.

a. Masuk dan Kolonisasi

• B. pertusis menular dari individu yang terinfeksi ke inang yang sehat dalam bentuk droplet.

• Bakteri kemudian mengikat sel-sel epitel saluran pernapasan bagian atas. Sel target utama adalah epitel bersilia dari saluran pernapasan.

• Perlekatan awal bakteri pada sel bersilia mengakibatkan hilangnya sel bersilia dan tidak bersilia dan peningkatan sekresi mukus.

• Kolonisasi jaringan inang terjadi karena aksi sinergis dari toksin pertusis, hemaglutinin berfilamen, dan fimbriae.

• Domain pengikat karbohidrat dari hemaglutinin memiliki afinitas yang lebih tinggi dengan glikolipid yang ada di silia.

• Perlekatan lebih lanjut diperkuat oleh fimbriae yang menempel pada protein integrin yang ditemukan di ujung silia.

• Bakteri juga memiliki faktor berbeda yang bekerja untuk melepaskan diri dari respon imun inang dengan mengikat sel fagosit atau dengan melepaskan racun yang ditargetkan pada sel fagosit.

b. Produksi toksin

• Kolonisasi saluran pernapasan oleh B. pertussis diikuti oleh produksi berbagai racun yang melumpuhkan sel-sel yang melekat serta menyerang sel-sel imun.

• Racun seperti sitotoksin trakea, toksin pertusis, dan toksin adenilat siklase dilepaskan ke dalam sel inang yang menyebabkan kelumpuhan sel baik dengan merusak proses pembentukan sitoskeleton.

• Racun ini juga menginduksi sekresi senyawa perangsang sitokin yang berbeda seperti IL-1 dan NO sintase.

• Toksin dermonekrotin menghasilkan vasokonstriksi pada otot polos saluran pernapasan, yang menginduksi peradangan lokal.

• Toksin adenilat siklase menyebabkan sintesis cAMP yang tidak diatur menjadi ATP yang mengganggu fungsi sel normal.

c. Respon imun

• Sel pertama dari sistem imun bawaan yang merespon kolonisasi awal B. pertussis adalah makrofag yang menetap dan menginfiltrasi serta immature dendritic cells.

• Sel-sel ini diaktifkan oleh sekresi sitokin yang diinduksi oleh faktor virulensi bakteri.

• Meskipun sebagian besar sel bakteri dihancurkan dalam acidic compartments, tetapi sebagian besar bakteri mampu menghindari penghancuran dan bereplikasi dalam makrofag dengan berada di kompartemen non-asam.

• B. pertussis menghancurkan makrofag dengan meningkatkan aktivasi sitokin dan senyawa perangsang inflamasi seperti IFN-γ dan interleukin-17.

• Sel B. pertussis juga diambil dalam struktur subselular dalam neutrofil yang mengalami pematangan lisosom.

• Fungsi neutrofil dihambat oleh toksin adenilat siklase dengan cara menurunkan fagositosis, pembentukan superoksida, dan menghambat kemotaksis.

• Selain sistem imun bawaan, imunitas humoral juga diaktifkan oleh bakteri. Infeksi menginduksi IgG dan IgA, yang terdeteksi dalam serum setelah sekitar lima hari inkubasi.

Manifestasi Klinis Bordetella pertussis

• Bordetella pertussis merupakan patogen obligat yang menyebabkan infeksi saluran pernapasan pada manusia, terutama pada neonatus dan anak-anak.

• Infeksi yang disebabkan oleh B. pertussis disebut pertusis atau batuk rejan, yang ditandai dengan infeksi saluran pernapasan yang parah.

• Pertusis ditandai dengan bronkopneumonia, batuk paroksismal, dan asupan udara yang banyak.

• Durasi penyakit dalam kasus pertusis biasanya berkisar antara 6 sampai 12 minggu, tetapi kadang-kadang, mungkin lebih lama. Masa inkubasi pertusis biasanya 7 sampai 10 hari.

• Infeksi terjadi sebagai penyakit tiga tahap; catarrhal, paroxysmal, dan konvalesen.

• Fase catarrhal adalah kondisi klinis ringan non-spesifik yang dimulai segera setelah masa inkubasi hingga 2 minggu.

• Selama fase ini, gejala umum seperti hidung tersumbat, rinore, lakrimasi, malaise, dan sakit tenggorokan ringan diamati.

• Fase ini diikuti oleh batuk yang memburuk, yang menandai awal dari tahap paroksismal penyakit.

• Selama tahap paroksismal, sekresi pernapasan pasien sangat menular, tetapi transmisi paling efisien selama tiga minggu pertama sebagai onset batuk.

• Tahap ini ditandai dengan serangkaian berulang 5 sampai 10 batuk kuat selama ekspirasi tunggal diikuti dengan upaya inspirasi tiba-tiba yang mengakibatkan teriakan.

• Seiring perkembangan penyakit, episode batuk biasanya meningkat frekuensi dan keparahannya di malam hari.

• Tahap akhir dari infeksi adalah tahap pemulihan yang berlangsung sekitar 1 sampai 12 minggu ditandai dengan penurunan frekuensi dan keparahan episode batuk, rejan, dan muntah.

• Tahap pemulihan adalah periode pemulihan di mana infeksi pernapasan virus yang tumpang tindih dapat memicu kekambuhan paroksismal.

• Gambaran klinis penyakit ini berbeda dengan usia, kesehatan umum, dan status kekebalan pasien.

• Komplikasi umum lainnya dari pertusis termasuk insomnia, apnea, penurunan berat badan, dan infeksi saluran kemih. Manifestasi yang kurang umum termasuk pneumonia, otitis medua, dan kematian yang jarang.

Diagnosis Lab Bordetella pertussis

Diagnosis pertusis sulit karena gejala penyakitnya mirip dengan infeksi ringan lainnya seperti batuk atau batuk biasa. Penanda yang paling penting dan berguna yang dapat digunakan sebagai indikator penyakit adalah sedikit peningkatan jumlah leukosit dan limfositosis yang nyata. Definisi klinis penyakit ini memerlukan satu atau lebih gejala khas yang mencakup teriakan inspirasi dan batuk paroksismal selama sekitar satu minggu. Diagnosis pertusis dapat diperoleh baik melalui metode kultur tradisional dan uji serologis atau dengan menggunakan analisis genomik untuk mengidentifikasi organisme secara akurat.

a. Koleksi sampel

• Sampel yang biasa digunakan untuk diagnosis pertusis adalah aspirasi nasofaring atau swab nasofaring.

• Sensitivitas diagnosis tergantung pada teknik pengambilan swab dan sekret. Swab harus dimasukkan jauh ke dalam hidung untuk mencapai nasofaring.

• Swab yang digunakan harus terbuat dari dakron atau kalsium alginat, yang kemudian harus dibiakkan pada agar darah arang setengah kekuatan.

• Dalam kasus sekresi, ini harus dikumpulkan dengan alat penghisap dengan perangkap lendir. Sekresi kemudian dilapisi pada Charcoal agar atau Bordet-Gengou medium.

b. Karakteristik Mikroskopis, Kultur dan Biokimia

• Kultur adalah standar emas untuk diagnosis pertusis; dengan demikian, sampel yang diperoleh dari pasien dibiakkan pada media yang sesuai untuk mengamati karakteristik kultur organisme.

• Dua media yang berbeda dapat digunakan sebagai media pilihan untuk kultur B. pertussis, yaitu Bordet-Gengou and Regan-Lowe agar.

• Agar-agar ini, sefaleksin ditambahkan untuk menghambat pertumbuhan bakteri pencemar seperti Pseudomonas dan Streptococcus.

• Identifikasi spesies dilakukan berdasarkan karakteristik kultur seperti morfologi koloni dan kondisi kultur untuk pertumbuhan.

• Secara biokimia, bakteri dapat dibedakan berdasarkan tes seperti oxidase, urease, citrate utilization, dan nitrate reduction.

c. Direct fluorescent-antibody assay

• Direct fluorescent-antibody assay biasanya dilakukan langsung pada sampel untuk visualisasi mikroskopis antibodi fluoresen yang diarahkan ke sel B. pertussis.

• Pengujian dilakukan pada sampel nasofaring, tetapi sensitivitas dan spesifisitas metode ini relatif rendah.

• Pengujian harus didukung oleh metode lain seperti kultur, PCR, dan pengujian serologis.

d. Pengujian Serologis

• Diagnosis serologis B. pertussis didasarkan pada identifikasi dan variasi IgG atau IgA terhadap berbagai faktor virulensi B. pertussis selama fase akut dan fase penyembuhan penyakit.

• Antigen yang sering ditargetkan selama pengujian serologis B. pertussis adalah toksin pertusis, hemaglutinin filamen, dan pertactin.

• Kemampuan memproduksi antibodi dapat dipengaruhi oleh riwayat penyakit imunisasi dan penyakit.

e. Analisis PCR

• Diagnosis pertusis dengan tes PCR adalah metode yang ditetapkan untuk deteksi dan identifikasi agen penyebab pertusis.

• Metode PCR memiliki keunggulan lebih spesifik dan sensitif dibandingkan dengan metode kultur dan uji biokimia konvensional.

• Ada berbagai primer dari berbagai daerah kromosom bakteri yang telah dikembangkan untuk diagnosis B. pertussis.

• Beberapa masalah umum yang terkait dengan identifikasi B. pertussis dengan metode PCR adalah kemungkinan hasil positif palsu dan kesulitan proses.

Pengobatan infeksi Bordetella pertussis

• Pengobatan pertusis dapat diperoleh baik melalui penggunaan terapi antibiotik atau dengan imunisasi vaksin.

• Pengobatan dini penyakit dengan antimikroba yang direkomendasikan berguna dalam pencegahan komplikasi berbahaya dan pengurangan durasi penyakit.

• Pilihan pertama untuk pengobatan pertusis adalah pemberian eritromisin oral. Administrasi mengurangi gejala yang digunakan selama awal penyakit.

• Dosis antibiotik untuk anak-anak adalah 40-50 mg/kg diberikan setiap 6 jam selama 14 hari.

• Azitromisin adalah antibiotik baru untuk pengobatan yang digunakan 10 mg/kg pada hari ke-1 dan 5 mg/kg pada hari ke-2 sampai ke-5 sebagai dosis tunggal.

• Metode pengobatan B. pertusis yang direkomendasikan lainnya termasuk antibiotik seperti azitromisin eritromisin dan trimetoprim-sulfametoksazol.

• Meskipun resistensi eritromisin, resistensi makrolida, dan resistensi fluorokuinolon sudah jarang ditemukan, resistensi tersebut masih jarang ditemukan.

Pencegahan infeksi Bordetella pertussis

• Metode pencegahan pertusis yang paling penting dan efisien adalah dengan pemberian vaksin yang berupa whole-cell vaccines atau acellular vaccines.

• Whole-cell vaccines pertama ditemukan pada 1920-an, dan vaksinasi efektif dimulai pada akhir 1940-an.

• whole-cell pertussis vaccines diproduksi dari bentuk bakteri yang halus, yang dapat menyebabkan beberapa efek samping lokal dan sistemik.

• Karena efek samping yang merugikan terkait dengan vaksin komponen pertusis sel utuh, vaksin aseluler baru telah dikembangkan.

• Selain itu, metode lain seperti penggunaan masker dan tetap menjaga jarak yang sesuai dengan individu yang terinfeksi.