Bordetella parapertussis
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 1. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
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Der Keim Bordetella parapertussis gehört zu der Gattung der Bordetella und ist nur schwer von dem artverwandten Keim Bordetella pertussis zu unterscheiden.
Was ist Bordetella parapertussis?
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Das Bakterium Bordetella parapertussis verdankt seinen Namen der genetischen und biochemischen Ähnlichkeit mit dem verwandten Keim Bordetella pertussis. Der Gattungsname Bordetella wurde zum Gedenken an den Mikrobiologen Jules Bordet verwendet.
Der Keim hat eine kurze und kokkoide Stäbchenform. Er ist circa 400 Nanometer breit und 800 Nanometer lang und nicht bewegungsfähig (nicht motil). Er ist gramnegativ und besitzt somit nur eine Mureinhülle mit auflagernder Lipidschicht.
Bordetella parapertussis hat einen aeroben Stoffwechsel und ist ohne Sauerstoff nicht zur Replikation fähig. Der Stoffwechsel des Keims basiert also auf Atmung.
Auf der Bakterienhülle sind Pili aufgelagert, die auch Fimbrien genannt werden. Pili sind klettenartige Verästelungen, die dem Bakterium die Haftung auf diversen Oberflächen ermöglichen. Endosporen werden von dem Keim nicht gebildet. Eine Übertragung findet nur über die Tröpfcheninfektion mittels ausgeworfener Sekrete beim Husten statt.
Für den Aufbau der zelleigenen Stoffe und als Energiequelle werden Aminosäuren benötigt, die durch eine chemoorganotrophe Spezialisierung gewonnen werden. Citrate und Pyruvate können ebenfalls aufgenommen werden. Der Keim kann keinen Zucker verwerten und ist somit asaccharolytisch. Natriumchlorid und Gallensalz werden von dem Keim in geringen Mengen toleriert.
Eine Anreicherung der Nährmedien mit 3% Natriumchlorid zeigt keine Auswirkung auf die Replikation des Erregers. Höhere Werte können die Auto-Replikation blockieren. Ein Gallengehalt des Nährmediums von bis zu 10% wird toleriert; bei 40% wird die Vermehrung vollständig blockiert.
Eine vollständige Sequenzierung des Genoms der Art Bordetella parapertussis wurde bereits 2003 vorgenommen. Hierfür wurde ein Stamm verwendet, der 1993 von einem Kind isoliert wurde. Die Größe des Genoms ist mit 4774 Kilobasenpaaren in etwa mit der Größe des Genoms der Bakterienart Escherichia coli vergleichbar. Die Sequenzierung zwei weiterer Stämme wurde bis zum Jahr 2013 vorgenommen. Bei dem Stamm Bpp5, der von einem Schaf isoliert wurde, konnte das erste Mal ein Plasmid mit unbekanntem Nutzen im Keim identifiziert werden.
Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften
Das Bakterium hat nur über die Tröpfcheninfektion die Möglichkeit, neue Wirte zu erschließen.
Für den Stoffwechsel des Keims, der auf aeroben Prozessen beruht, sind im sauerstoffreichen Respirationstrakt die optimalen Bedingungen geschaffen.
Krankheiten & Beschwerden
Der klassische Keuchhusten wird in drei Stadien unterteilt, es kann jedoch bei Infizierten aller Altersklassen auch zu untypischen und persistierenden Verläufen kommen. Nach einer Inkubationszeit von circa 7-14 Tagen setzt das Stadium catarrhale ein. Es zeichnet sich durch grippeähnliche Beschwerden, leichtes Fieber und einen unproduktiven Reizhusten aus. Das Stadium catarrhale dauert circa zwei Wochen, die Ansteckung über eine Tröpfcheninfektion ist hier am wahrscheinlichsten.
Im zweiten Stadium, dem Stadium convulsivum, tritt dann die typische Symptomatik des Keuchhustens in Erscheinung. Dicht aufeinander folgende Hustenattacken mit tiefem schleimigem Ton, häufig mit herausgestreckter Zunge und glasigem Auswurf sind vorhanden. Weiterhin bestehen Würgereize, die zum Erbrechen führen können.
Nach dem Hustenanfall folgt häufig ein lautes, juchzendes Einatemgeräusch, das durch das Atmen gegen die geschlossene Stimmritze entsteht und auch in verminderter Form bei der normalen Atmung des Infizierten zu hören sein kann. Das Stadium convulsivum ist das längste Stadium des Keuchhustens und kann von zwei bis zu sechs Wochen andauern.
Das dritte Stadium, das Stadium decrementi, bezeichnet das langsame Abklingen der Erkrankung. Die Hustenattacken nehmen ab und der tiefe und schleimige Ton geht zurück. Insgesamt fällt dem Erkrankten das Husten wesentlich leichter. Würgereize und schleimiger Auswurf treten nicht mehr in dem Ausmaß auf und das gesamte Erscheinungsbild der Erkrankung flacht langsam ab.
Da an der Zellwand die für gramnegative Keime typischen Lipopolysaccharide lagern und Antikörper generieren, lässt sich eine Infektion über diese Antikörper nachvollziehen. Eine Differenzierung zwischen den Arten Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis und Bordetella bronchiseptica kann ebenfalls durch die Antikörper erfolgen, da sich die Lipopolysaccharide (LPS) der einzelnen Arten unterscheiden.
Als weitere Antigene (Antikörpergeneratoren) bieten sich die Proteine der äußeren Membran und die Fimbrien an. Die Proteine lösen beim Zusammentreffen mit den entsprechenden Antikörpern eine Agglutination (Verklumpung) aus.
Eine biochemische Abgrenzung der humanmedizinisch relevanten Keime ist schwierig. Es bietet sich jedoch durch den serologischen Fund der entsprechenden Immunglobuline (Antikörper) eine Möglichkeit, die genaue Art des Bordetella Keims zu identifizieren. Leider ist diese Differenzierung im Frühstadium der Infektion nicht möglich, da hier noch keine entsprechenden Antikörper gebildet werden.
Erschwerend kommt weiterhin hinzu, dass aktive Immunglobuline mit Immunglobulinen einer vergangenen Infektion bzw. Impfung verwechselt werden können. Einer unsicheren Diagnose kann durch eine anschließende Polymerase-Kettenreaktion (PCR) Abhilfe geleistet werden. Hierzu werden Genabschnitte, die in Abstrichen des Patienten vorhanden sind, vervielfältigt. Diese können anschließend eine Bestätigung des Verdachts liefern.
Ein weiteres Problem von Bordetella-Keimen stellt in der PCR die genetische Ähnlichkeit von Parapertussis und Pertussis dar. Gen-Sequenzen, die charakteristisch für die einzelnen Bakterienstämme sind, sind nur sehr schwer auszumachen. Verfahren zur Verbesserung der PCR, etwa der Einsatz fluoreszierender Farbstoffe zur besseren Kenntlichmachung der Gen-Sequenzen, galten lange als Gegenstand der Forschung. Diese als Real-time-PCR bezeichnete Technik gehört inzwischen zur Routinediagnostik; in den ersten Krankheitswochen ist der direkte Erregernachweis aus einem Abstrich des Nasenrachenraums der Antikörperbestimmung heute überlegen.
Erhöhte Titerwerte in Kombination mit einem positiven PCR-Test bieten zumindest eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass es sich um die nachgewiesene Bordetella-Art handelt.
Systematik und Abgrenzung
Bordetella parapertussis gehört zusammen mit Bordetella pertussis und Bordetella bronchiseptica zu den sogenannten klassischen Bordetellen. Die Gattung wird der Familie der Alcaligenaceae zugeordnet und steht damit innerhalb der Betaproteobakterien. Die drei klassischen Arten stehen einander erbgutmäßig so nahe, dass sie nach den heutigen Maßstäben der Bakteriensystematik eigentlich zu einer einzigen Art zusammengefasst werden müssten. Beibehalten werden die getrennten Namen, weil sich Wirtsspektrum und Krankheitsbild deutlich unterscheiden.
Ungewöhnlich ist, dass sich hinter dem Namen Bordetella parapertussis zwei Linien verbergen, die nur entfernt miteinander verwandt sind. Die eine kommt beim Menschen vor, die andere bei Schafen. Beide sind aus Vorfahren vom Typ Bordetella bronchiseptica hervorgegangen, jedoch unabhängig voneinander; sie unterscheiden sich in ihrem Erbgut deutlicher, als der gemeinsame Artname vermuten lässt. Diese Erkenntnis stammt aus dem Vergleich der Erbgutsequenzen und hat gezeigt, dass die Anpassung an einen einzelnen Wirt bei den Bordetellen mehrfach unabhängig stattgefunden hat.
Von Bordetella pertussis lässt sich der Keim im Labor an mehreren Merkmalen unterscheiden. Bordetella parapertussis spaltet Harnstoff, wächst schneller und gedeiht auch auf einfacheren Nährböden; auf eiweißhaltigen Medien bildet er einen braunen Farbstoff, der beim Abbau der Aminosäure Tyrosin entsteht. Bordetella bronchiseptica wiederum spaltet Harnstoff noch rascher und ist im Unterschied zu den beiden anderen Arten beweglich.
Virulenzfaktoren
Wie die verwandten Arten steuert Bordetella parapertussis die Bildung seiner Krankheitsfaktoren über ein System aus zwei zusammenwirkenden Eiweißen, das in der Fachliteratur BvgAS heißt und auf Temperatur sowie weitere Umweltbedingungen anspricht. Angeschaltet werden dabei Anheftungsfaktoren wie das filamentöse Hämagglutinin, das Pertactin und die bereits erwähnten Fimbrien sowie mehrere Giftstoffe.
Den entscheidenden Unterschied zu Bordetella pertussis macht ein Gift, das der Keim gerade nicht bildet: das Pertussis-Toxin. Die Erbinformation dafür ist zwar vorhanden, aber stillgelegt, weil der Abschnitt, der das Ablesen des Gens steuert, unbrauchbar geworden ist. Da das Pertussis-Toxin für einen Teil der schweren Krankheitserscheinungen des Keuchhustens verantwortlich gemacht wird, gilt sein Fehlen als eine Erklärung dafür, dass eine Infektion mit Bordetella parapertussis im Mittel milder verläuft.
Andere Giftstoffe bildet der Erreger sehr wohl. Dazu zählen das Adenylatzyklase-Toxin, das in Abwehrzellen eindringt und deren Botenstoffhaushalt stört, das dermonekrotische Toxin, das Gefäße verengt und Gewebe schädigt, sowie das tracheale Zytotoxin. Letzteres ist ein beim Wachstum freigesetztes Bruchstück der bakteriellen Zellwand und schädigt gezielt die Zellen, die die Flimmerhärchen der Atemwegsschleimhaut tragen. Deren Verlust erklärt, warum abgesonderter Schleim nicht mehr abtransportiert wird und der Hustenreiz über Wochen anhält, auch wenn die Bakterien selbst bereits verschwunden sind.
Ein weiterer Unterschied betrifft die äußere Hülle. Das Lipopolysaccharid von Bordetella parapertussis trägt einen zusätzlichen Zuckeranteil, das sogenannte O-Antigen, das Bordetella pertussis fehlt. Diese Schicht schirmt die Zelloberfläche gegen Antikörper und gegen Bestandteile der angeborenen Abwehr ab und wird als ein Grund dafür angesehen, dass ein Schutz gegen die eine Art nicht ohne Weiteres auch gegen die andere wirkt.
Anzucht im Labor
Für die Anzucht werden dieselben Spezialnährböden verwendet wie für Bordetella pertussis, etwa der nach Bordet und Gengou benannte bluthaltige Nährboden oder Medien mit Aktivkohle, denen ein Antibiotikum zur Unterdrückung der Begleitkeime zugesetzt wird. Diese Zusätze sind nötig, weil Fettsäuren und andere Bestandteile gewöhnlicher Nährmedien das Wachstum der Bordetellen hemmen; Aktivkohle, Stärke und Blut binden solche Stoffe.
Bordetella parapertussis ist dabei weniger anspruchsvoll als der Keuchhustenerreger: Die Kolonien erscheinen früher, sind größer und leichter zu erkennen, und der Keim wächst auch auf gewöhnlichem Blutagar. Untersuchungsmaterial ist ein tief entnommener Abstrich aus dem Nasen-Rachen-Raum, denn die Bakterien halten sich am zilientragenden Epithel der hinteren Nasenhöhle auf und nicht im Rachen. Wie bei allen Bordetellen sinkt die Trefferquote der Anzucht mit jedem weiteren Krankheitstag; nach Beginn einer Antibiotikagabe gelingt sie in der Regel nicht mehr. Die Artbestimmung eines gewachsenen Stammes erfolgt heute meist über die Massenspektrometrie oder über den Nachweis artspezifischer Genabschnitte.
Impfschutz
Die in Europa gebräuchlichen azellulären Keuchhustenimpfstoffe sind aus Bestandteilen von Bordetella pertussis hergestellt. Ob sie auch gegen Bordetella parapertussis schützen, gilt als unsicher. Ein Teil der enthaltenen Bestandteile — vor allem das entgiftete Pertussis-Toxin — kommt bei Bordetella parapertussis gar nicht vor; andere wie das filamentöse Hämagglutinin und das Pertactin unterscheiden sich im Aufbau. Untersuchungen zu dieser Frage kommen zu unterschiedlichen Ergebnissen, ein verlässlicher Schutz wird der Impfung gegenüber dieser Art jedoch nicht zugeschrieben. Für die Praxis bedeutet das, dass ein keuchhustenartiger Verlauf auch bei geimpften Personen auftreten und auf Bordetella parapertussis zurückgehen kann. Laboratorien sollten deshalb beide Arten getrennt nachweisen können.
Abgrenzung zu anderen Hustenerregern
Ein über Wochen anhaltender Husten ohne hohes Fieber wird nicht nur von Bordetellen verursacht. Ein ähnliches Bild können unter anderem Mykoplasmen und Chlamydien hervorrufen, außerdem verschiedene Viren der Atemwege. Am Krankheitsbild allein lassen sich diese Erreger nicht sicher voneinander unterscheiden, weshalb die Zuordnung dem Labor überlassen bleibt. Für Bordetella parapertussis kommt erschwerend hinzu, dass die Erkrankung im Mittel milder verläuft als der klassische Keuchhusten und die kennzeichnenden Hustenanfälle schwächer ausgeprägt sein oder ganz fehlen können. Dadurch bleibt ein Teil der Infektionen unerkannt, und der Anteil dieser Art am Gesamtgeschehen dürfte höher liegen, als die gemeldeten Zahlen erkennen lassen.
Widerstandsfähigkeit und Hygiene
Außerhalb eines Wirtes ist Bordetella parapertussis empfindlich. Der Keim bildet, wie bereits beschrieben, keine Dauerformen und wird durch Austrocknung, Wärme, Sonnenlicht und gebräuchliche Desinfektionsmittel rasch abgetötet. Eine Übertragung über Gegenstände, Kleidung oder Staub ist daher nicht zu erwarten; nötig ist der unmittelbare Kontakt mit Tröpfchen aus den Atemwegen eines Erkrankten. Wirksame Maßnahmen sind entsprechend Abstand, Lüften und das Fernbleiben Erkrankter von Gemeinschaftseinrichtungen, während der Hygiene von Flächen kaum Bedeutung zukommt.
Vorkommen bei Schafen
Die zweite, vom Menschen unabhängige Linie von Bordetella parapertussis besiedelt die Atemwege von Schafen. Dort wird sie mit einer langwierigen, meist nicht fortschreitenden Lungenerkrankung bei Jungtieren in Verbindung gebracht, die die Entwicklung der Tiere beeinträchtigt, aber selten tödlich verläuft. Eine Übertragung dieser Schaflinie auf den Menschen ist nicht beschrieben; umgekehrt gilt der Mensch für die humanmedizinisch bedeutsame Linie als einziges Reservoir. Für die Eindämmung des Keuchhustens beim Menschen spielt der Erregerbestand bei Schafen deshalb keine Rolle. Die Existenz zweier getrennter Linien ist vor allem für die Forschung von Interesse, weil sich an ihnen vergleichen lässt, welche Schritte bei der Anpassung eines Bakteriums an einen neuen Wirt jeweils erfolgen.
Geschichte
Beschrieben wurde Bordetella parapertussis Ende der 1930er Jahre, als bei Kindern mit keuchhustenartigen Beschwerden ein Bakterium angezüchtet wurde, das dem Erreger des Keuchhustens ähnelte, sich aber im Wachstum und in einzelnen Stoffwechselmerkmalen von ihm unterschied. An dieser Abgrenzung waren dieselben Bakteriologinnen beteiligt, die auch die ersten systematisch geprüften Keuchhustenimpfstoffe entwickelt haben: Pearl Kendrick und Grace Eldering. Der Namensbestandteil „para" verweist auf die Ähnlichkeit zum Keuchhustenerreger und zugleich darauf, dass es sich nicht um denselben Keim handelt. Zunächst wurde die Art einer anderen Gattung zugerechnet und erst mit der Etablierung der Gattung Bordetella in den 1950er Jahren dorthin überführt.
Quellen
- Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
ISBN: 9783662613849
- Hof, H., Schlüter, D. (Hrsg.): Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie.
ISBN: 9783132443174
- Speer, C. P., Gahr, M., Dötsch, J. (Hrsg.): Pädiatrie.
ISBN: 9783662572948
- Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
ISBN: 9783437223228
- Kroegel, C., Costabel, U., Bals, R., et al. (Hrsg.): Referenz Pneumologie.
ISBN: 9783132416789