Bordetella pertussis ist ein gramnegatives, kleines, kokken- oder stäbchenförmiges Bakterium (Kokkenstäbchen), das nicht sporenbildend, nicht beweglich und oft von einer Kapsel umgeben ist. Es ist der Erreger der Tosferina, auch bekannt als Pertussis oder Keuchhusten, eine hoch ansteckende, akute Infektion der oberen Atemwege, die durch Tröpfcheninfektion übertragen wird [1]. Die Krankheit verläuft in mehreren Phasen: Nach initialen, erkältungsähnlichen Symptomen wie Schnupfen, leichtem Husten und Fieber folgt eine paroxysmale Phase mit heftigen, unkontrollierbaren Hustenanfällen, die oft von einem charakteristischen pfeifenden Einatmungsgeräusch („whoop“) begleitet sind und zu Erbrechen führen können – daher der Beiname „Hunderttagehusten“ [2]. Besonders gefährdet sind Säuglinge, insbesondere unter sechs Monaten, da sie noch nicht vollständig geimpft sind und ein unreifes Immunsystem besitzen; bei ihnen können Komplikationen wie Atemstillstände, Lungenentzündung, hirnbedingte Störungen oder sogar der Tod auftreten [3]. Der Erreger produziert mehrere Toxine, darunter die Pertussis-Toxin, die die Flimmerhärchen im Atemtrakt schädigen und die Immunabwehr unterdrücken, was die Persistenz der Infektion fördert [4]. Die Diagnose erfolgt heute meist mittels Polymerase-Kettenreaktion aus nasopharyngealen Abstrichen, da diese Methode schneller und sensitiver ist als der traditionelle Bakterienkultur, der auf speziellen Medien wie Bordet-Gengou-Medium oder Regan-Lowe-Medium erfolgt [5]. Die Behandlung erfolgt mit Antibiotika, insbesondere Azithromycin, um die Ansteckungsfähigkeit zu verringern, obwohl die Symptome oft weiterbestehen. Die Prävention basiert vor allem auf der Impfung mit DTaP-Impfstoff für Kinder und Tdap-Impfstoff für Jugendliche und Erwachsene, einschließlich der Impfung in der Schwangerschaft, um Neugeborene durch mütterliche Antikörper zu schützen [6]. Trotz hoher Impfquoten beobachtet man weltweit einen Wiederaufstieg der Erkrankung, was auf die abnehmende Immunität nach Impfung und bakterielle Anpassungen wie Pertactin-defiziente Stämme zurückgeführt wird [7].

Mikrobiologie und Morphologie

Bordetella pertussis ist ein gramnegatives Bakterium, das sich durch eine charakteristische morphologische Form auszeichnet. Es weist eine kokken- oder stäbchenförmige Gestalt auf, weshalb es auch als Kokkenstäbchen bezeichnet wird. Die Zellen sind klein und messen etwa 0,8 µm in der Länge und 0,4 µm im Durchmesser [8]. Ein weiteres Merkmal ist das Fehlen von Sporen; das Bakterium ist nicht sporenbildend, was seine Anfälligkeit gegenüber Umweltfaktoren erhöht. Zudem ist es nicht beweglich und verfügt über keine Flagellen, die für die Fortbewegung erforderlich wären [9].

Einige Stämme von B. pertussis sind von einer dünnen Kapsel umgeben, die zur Virulenz beiträgt, indem sie die Phagozytose durch Immunzellen erschwert und somit die Immunabwehr unterdrückt [8]. Diese morphologischen Eigenschaften – Gramnegativität, Kokkenstäbchen-Form, Nichtbeweglichkeit und gegebenenfalls Kapsel – sind entscheidend für die mikroskopische Identifizierung des Erregers im Labor. Die Beurteilung erfolgt typischerweise mittels Gram-Färbung von direkten Abstrichen oder Kulturen, wobei die gramnegativen Kokkenstäbchen als kleine, ovale oder leicht stäbchenförmige Einheiten sichtbar werden [9].

Physiologisch gesehen ist B. pertussis ein strikter Aerobier, der zur Vermehrung Sauerstoff benötigt. Das optimale Wachstum findet bei Temperaturen zwischen 35 °C und 37 °C statt, was den Bedingungen des menschlichen Atemwegs entspricht [8]. Das Bakterium gilt als sehr anspruchsvoll („fastidios“), da es spezifische Nährstoffe wie Nicotinamid, Magnesiumsulfat und Kaliumsulfat benötigt, um zu wachsen. Daher ist es nicht auf herkömmlichen Nährböden kultivierbar und erfordert spezielle, angereicherte Kulturmedien [13].

Zur Isolierung und Kultivierung werden daher selektive Medien wie das Bordet-Gengou-Medium oder das Regan-Lowe-Medium verwendet. Das Bordet-Gengou-Medium enthält Kartoffelinfusion, Glycerin und 15 % entfettetes Schafsblut und ermöglicht das Wachstum glänzender, perlmuttartiger Kolonien, die nach 3–7 Tagen Inkubation sichtbar werden. Diese Kolonien können einen Halbkreis der Hämolyse um sich herum zeigen [14]. Das Regan-Lowe-Medium hingegen basiert auf Aktivkohle-Agar und enthält zusätzlich Pferdeblut sowie Cefalexin, ein Antibiotikum, das die Konkurrenz durch andere Atemwegsflora unterdrückt und somit die Selektivität erhöht [15]. Beide Medien müssen in einer feuchten Atmosphäre inkubiert werden, um optimale Wachstumsbedingungen zu gewährleisten.

Die Kombination aus spezifischer Morphologie und anspruchsvollem Wachstumsverhalten macht B. pertussis zu einem besonders angepassten Humanpathogen, das sich nahezu ausschließlich im menschlichen Atemtrakt vermehrt. Diese Anpassung wird durch die genetische Ausstattung des Erregers unterstützt, der über spezifische Adhäsine wie die Fimbrien und die Hemagglutinin filamentosa verfügt, die eine feste Bindung an die Flimmerhärchen des Atemepithels ermöglichen [16]. Obwohl die Kultur weiterhin als Goldstandard für die Isolierung gilt, ist sie aufgrund der langsamen Wachstumsdynamik und der Empfindlichkeit des Erregers gegenüber Trockenheit und Temperaturschwankungen limitiert. Die Probenentnahme erfolgt idealerweise mittels Nasopharynx-Abstrich mit speziellen Tupfern aus Rayon oder Dacron, da Baumwolltupfer toxische Fettsäuren enthalten können, die das Bakterium schädigen [17]. Die Transportbedingungen sind kritisch: Die Probe sollte bei 4 °C befördert und so schnell wie möglich verarbeitet werden, um die Vitalität des Erregers zu erhalten [18].

Pathogenese und Virulenzfaktoren

Die Pathogenese von Bordetella pertussis ist ein komplexer Prozess, der auf einer gezielten Kolonisation des Atemtrakts und einer effektiven Unterdrückung der Wirtsimunabwehr durch eine Reihe spezialisierter Virulenzfaktoren beruht. Diese Mechanismen ermöglichen es dem Erreger, sich am Flimmerepithel der oberen Atemwege festzusetzen, die zelluläre Immunität zu umgehen und eine chronische, hoch ansteckende Infektion zu etablieren, die als Tos ferina bekannt ist. Die Fähigkeit von B. pertussis, eine so langwierige Erkrankung zu verursachen, liegt in der synergistischen Wirkung seiner Adhäsine und Toxine, die sowohl die physiologischen als auch die immunologischen Abwehrmechanismen des Wirts subvertieren.

Adhäsine: Kolonisation des Atemepithels

Der erste Schritt der Infektion ist die Anheftung des Bakteriums an die zilierten Epithelzellen der oberen Atemwege. Diese Adhäsion wird durch mehrere Oberflächenproteine ermöglicht, die als Schlüsselvirulenzfaktoren fungieren. Die wichtigsten sind die Hemagglutinin, die Fimbrien und die Proteine BrkA und Pertactin. Die Hemagglutinin filamentosa (FHA) ist ein großes Protein, das die Bindung an Integrine wie CR3 auf Epithelzellen und Phagozyten vermittelt und somit die Kolonisation stabilisiert und gleichzeitig immunmodulatorische Funktionen ausübt [19]. Die Fimbrien, insbesondere Typ 2 und 3, tragen ebenfalls zur spezifischen Anheftung bei. Ohne diese Adhäsine wäre eine effektive Kolonisation des Atemepithels nicht möglich, da die Flimmerhärchen das Bakterium sonst durch die mukoziliäre Clearance abtransportieren würden.

Toxine: Immununterdrückung und Gewebeschädigung

Nach der Kolonisation setzt B. pertussis eine Reihe von Toxinen frei, die entscheidend für die Ausbildung der Krankheitssymptome und die Evasion der Immunantwort sind. Die wichtigste dieser Toxine ist die Pertussis-Toxin (PT), eine AB5-Exotoxin, das als ADP-Ribosyltransferase wirkt. Es inaktiviert die inhibitorischen G-Proteine (Gi/o) in den Wirtszellen, was zu einer unkontrollierten Akkumulation von zyklischem AMP (cAMP) führt. Dieser Signalstörung führt zu einer schweren Dysregulation der Immunzellen: Die Chemotaxis von Neutrophilen und Monozyten wird gehemmt, die Aktivierung von Makrophagen und dendritischen Zellen gestört, und die Migration der dendritischen Zellen zu den Lymphknoten wird blockiert, was die Aktivierung der adaptiven Immunität verhindert [20]. Dadurch wird die Persistenz des Erregers begünstigt. Darüber hinaus schädigt die PT das zilierte Epithel, was den mukoziliären Fluss stört und zur Ansammlung von Sekret und den charakteristischen paroxysmalen Hustenanfällen führt.

Ein weiterer zentraler Virulenzfaktor ist die Adenylat-Cyclase-Toxin (CyaA), eine bifunktionale Toxin, die ein Poren bildet und eine Adenylat-Cyclase-Enzymaktivität besitzt. CyaA bindet an den Rezeptor CR3 (CD11b/CD18) auf Phagozyten wie Neutrophilen und Makrophagen und wird in diese Zellen aufgenommen [21]. Im Inneren der Zelle produziert es unkontrolliert cAMP, was die phagozytische Funktion, die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine hemmt. Dies führt zu einer Paralyse der angeborenen Immunantwort und ermöglicht dem Erreger, intrazellulär zu überleben. Außerdem fördert CyaA die Apoptose von Immunzellen, was zur chronischen Entzündung und zum Gewebeschaden beiträgt.

Weitere Toxine, die zur Pathogenese beitragen, sind die Tracheal-cytotoxin (TCT), ein Abbauprodukt der Bakterienzellwand, das die Zerstörung der Flimmerhärchen und eine lokale Entzündung induziert, und das Lipooligosaccharid (LOS), ein Bestandteil der äußeren Membran, das als Endotoxin wirkt und die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine auslöst, was zum Gewebeschaden führt [16]. Diese Toxine arbeiten zusammen, um die physiologischen Funktionen des Atemtrakts zu stören und die Immunabwehr des Wirts zu untergraben.

{{Image|A detailed scientific illustration showing Bordetella pertussis bacteria attaching to ciliated epithelial cells in the human respiratory tract. The illustration highlights the filamentous hemagglutinin (FHA) and fimbriae as adhesion factors, and depicts the Pertussis Toxin (PT) and Adenylate Cyclase Toxin (CyaA) being released and interacting with host cells, disrupting cellular signaling. The background shows mucus and immune cells like neutrophils and macrophages being inhibited.|Detaillierte Darstellung der Adhäsion von Bordetella pertussis an Flimmerepithelzellen und der Wirkung seiner Toxine}

Immunmodulation und Evasion

Die Toxine von B. pertussis sind nicht nur für die Schädigung des Gewebes verantwortlich, sondern auch für eine gezielte Immunmodulation, die es dem Erreger ermöglicht, der Eliminierung durch das Immunsystem zu entgehen. Die PT und CyaA wirken synergistisch, um sowohl die angeborene als auch die adaptive Immunität zu unterdrücken. Die PT verhindert die Aktivierung der adaptiven Immunität, während CyaA die angeborene Immunabwehr durch die Paralyse von Phagozyten neutralisiert. Die FHA trägt ebenfalls zur Immunmodulation bei, indem sie die Migration von Leukozyten hemmt und die Wirkung anderer Toxine verstärkt. Diese koordinierte Unterdrückung der Immunantwort führt zu einer langwierigen Infektion, die über Wochen bis Monate andauern kann, was den Beinamen „Hunderttagehusten“ erklärt.

Die Fähigkeit von B. pertussis, die Immunantwort so effektiv zu umgehen, macht es zu einem hochspezialisierten humanpathogenen Erreger. Die Kombination aus spezifischer Adhäsion, Produktion immunmodulatorischer Toxine und der Fähigkeit, intrazellulär zu persistieren, erklärt, warum die Erkrankung trotz hoher Impfquoten weltweit wieder zunimmt, da die Immunität nach Impfung mit acellularen Impfstoffen mit der Zeit nachlässt und bakterielle Anpassungen wie Pertactin-defiziente Stämme auftreten [7]. Das Verständnis dieser komplexen Interaktionen zwischen Erreger und Wirt ist entscheidend für die Entwicklung effektiverer Therapien und zukünftiger Impfstoffe.

Klinische Symptome und Krankheitsverlauf

Die durch Bordetella pertussis verursachte Tosferina verläuft in mehreren Phasen mit charakteristischen klinischen Symptomen, die je nach Alter des Betroffenen variieren können. Die Krankheit beginnt typischerweise mit unspezifischen, erkältungsähnlichen Anzeichen, die sich später zu schweren Hustenanfällen mit charakteristischen Begleiterscheinungen entwickeln. Die Symptome können über Wochen bis hin zu mehreren Monaten anhalten, was der Erkrankung den Beinamen „Hunderttagehusten“ einbrachte [2]. Die Erkrankung ist besonders bei Säuglingen und Kleinkindern lebensbedrohlich, da sie häufig atypisch verläuft und zu schweren Komplikationen führen kann.

Phasen des Krankheitsverlaufs

Die Krankheit entwickelt sich in drei klassischen Phasen: der katarrhalischen, der paroxysmalen und der Rekonvaleszenzphase. Jede Phase ist durch spezifische Symptome gekennzeichnet, die sich über einen Zeitraum von mehreren Wochen bis Monaten erstrecken.

Katarrhalische Phase (1–2 Wochen)

Die katarrhalische Phase beginnt etwa 7 bis 10 Tage nach der Infektion und dauert in der Regel 1 bis 2 Wochen. Zu Beginn sind die Symptome leicht und ähneln denen einer gewöhnlichen Erkältung, was eine frühe Diagnose erschwert. Zu den typischen Anzeichen gehören Nasenausfluss, Nasenverstopfung, Husten, Fieber (meist niedriggradig oder fehlend) und Hustenreiz [25]. Diese Phase ist die ansteckendste, da die Bakterien in großen Mengen über Tröpfcheninfektion übertragen werden, insbesondere beim Husten, Niesen oder Sprechen [26]. Da die Symptome unspezifisch sind, wird die Erkrankung oft nicht erkannt, wodurch die Weiterverbreitung begünstigt wird.

Paroxysmale Phase (mehrere Wochen bis Monate)

Nach der katarrhalischen Phase tritt die paroxysmale Phase ein, die durch heftige, unkontrollierbare Hustenanfälle gekennzeichnet ist. Diese Anfälle treten oft in plötzlichen, sogenannten Paroxysmen auf und können so intensiv sein, dass sie zu Atemnot führen. Typisch ist ein charakteristisches, pfeifendes Einatmungsgeräusch, das als „whoop“ oder „Gallito“ bezeichnet wird. Dieses Geräusch entsteht, wenn der Betroffene nach einem Hustenanfall versucht, schnell Luft einzuatmen [27]. Die Anfälle können besonders nachts auftreten und zu Erbrechen nach dem Husten (posttusalisches Erbrechen) führen. Weitere Begleitsymptome sind Blaufärbung der Haut (Zyanose), Tränenfluss, Rötung des Gesichts und Müdigkeit nach den Anfällen [28]. Diese Phase kann bis zu 10 Wochen oder länger andauern, weshalb die Krankheit auch als „Tos de los 100 días“ bekannt ist [29]. Die anhaltende Belastung kann zu Gewichtsverlust und Dehydration führen, insbesondere bei Säuglingen, die Schwierigkeiten beim Trinken haben.

Rekonvaleszenzphase (mehrere Wochen)

In der Rekonvaleszenzphase, die mehrere Wochen andauern kann, nehmen die Hustenanfälle allmählich in Häufigkeit und Intensität ab. Der Husten kann jedoch noch lange bestehen bleiben und bei späteren Atemwegsinfektionen wiederkehren [28]. Obwohl die Symptome abklingen, bleibt die Erkrankung potenziell ansteckend, insbesondere wenn keine antibiotische Therapie erfolgt.

Besonderheiten bei Säuglingen und Kleinkindern

Bei Säuglingen, insbesondere unter sechs Monaten, verläuft die Krankheit oft atypisch, aber umso gefährlicher. Anstatt der klassischen Hustenanfälle mit „whoop“ zeigen diese Kinder häufig keine oder nur milde Hustensymptome. Stattdessen treten lebensbedrohliche Komplikationen wie Atemstillstände, Zyanose, Atemnot und Bradykardie auf [31]. Diese Symptome sind auf die Unreife des Atemzentrums und der Atemwege zurückzuführen und können zu plötzlichem Atemstillstand führen [32]. Aufgrund des unvollständigen Impfschemas (erste Dosis erst im Alter von zwei Monaten) und des unreifen Immunsystems sind Säuglinge besonders anfällig für schwere Verläufe [33]. Sie haben das höchste Risiko für Pneumonie, Konvulsionen, hirnbedingte Störungen und Tod [3]. In Honduras und Mexiko wurden im Jahr 2025 und 2026 mehrere Todesfälle bei Säuglingen im Zusammenhang mit Tosferina gemeldet [35]; [36].

Verlauf bei Erwachsenen und Jugendlichen

Bei Erwachsenen und Jugendlichen verläuft die Krankheit oft milder und atypischer. Der charakteristische „whoop“ fehlt häufig, und die Hauptsymptome sind ein anhaltender, störender Husten, der über Wochen persistiert und als „tos prolongada“ bezeichnet wird [37]. Diese milde Form führt dazu, dass die Erkrankung oft nicht erkannt wird, wodurch Erwachsene und Jugendliche zu stillen Überträgern werden, insbesondere innerhalb der Familie [38]. Aufgrund der abnehmenden Immunität nach der Impfung („waning immunity“) steigt die Zahl der Erkrankungen in diesen Altersgruppen, was den Krankheitszyklus in der Bevölkerung aufrechterhält [39].

Bildliche Darstellung des Krankheitsverlaufs

Diagnostik und Labormethoden

Die Diagnose von Infektionen durch Bordetella pertussis erfordert eine Kombination aus klinischer Einschätzung und spezifischen Laboruntersuchungen, da die Symptome, insbesondere in der frühen Phase, unspezifisch sind und mit anderen Atemwegsinfektionen verwechselt werden können. Die Wahl der geeigneten Diagnosemethode hängt von der Krankheitsphase, dem Alter des Patienten und dem epidemiologischen Kontext ab. Die wichtigsten diagnostischen Verfahren umfassen die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), den Bakterienkultur und die Serologie, wobei jede Methode spezifische Vor- und Nachteile aufweist.

Kulturelle Diagnostik: Standard der Spezifität mit praktischen Einschränkungen

Der kulturelle Nachweis von Bordetella pertussis gilt historisch als Goldstandard der Diagnostik, da er lebensfähige Erreger isoliert und somit eine eindeutige Identifizierung ermöglicht. Aufgrund der anspruchsvollen Wachstumsbedingungen des Erregers werden spezielle, selektive Medien verwendet. Dazu gehören das Bordet-Gengou-Medium, ein Agar, der mit Blut und Glycerin angereichert ist, sowie das Regan-Lowe-Medium, das Aktivkohle und Pferdeblut enthält und oft mit Cefalosporinen wie Cefalexin versetzt ist, um die Konkurrenz durch andere Bakterien zu hemmen [40]. Beide Medien fördern das Wachstum von B. pertussis, das sich nach 3 bis 7 Tagen als kleine, glänzende, perlmuttartige Kolonien zeigt, die gelegentlich einen halben Hämolyserand aufweisen.

Trotz ihrer hohen Spezifität ist die Sensitivität der Kultur begrenzt und schwankt zwischen 12 % und 60 %. Diese Einschränkung resultiert aus der extremen Empfindlichkeit des Erregers gegenüber Temperaturschwankungen und Austrocknung, weshalb die Probe – idealerweise ein Nasopharynxabstrich – schnell und bei 4 °C transportiert werden muss. Die Sensitivität nimmt erheblich ab, wenn die Probe nach der zweiten Krankheitswoche oder nach Beginn einer Antibiotikatherapie entnommen wird, da die Bakterien dann nicht mehr vital sind [18]. Aufgrund der langen Inkubationszeit (bis zu 12 Tage) und der geringen Sensitivität wird die Kultur heute hauptsächlich in Referenzlaboren für epidemiologische Studien, die Typisierung von Stämmen (z. B. mittels MLVA oder PFGE) und die Durchführung von Resistenztests eingesetzt [42].

Molekulare Diagnostik: PCR als Methode der Wahl

Die Polymerase-Kettenreaktion hat sich in der modernen Labordiagnostik als Methode der Wahl durchgesetzt, da sie eine hohe Sensitivität (bis zu 99 %) und Schnelligkeit bietet. Die PCR ermöglicht die direkte Detektion von bakterieller DNA in Nasopharynxabstrichen und liefert Ergebnisse innerhalb weniger Stunden, was eine zeitnahe Einleitung von Maßnahmen wie Isolierung und antibiotische Prophylaxe bei Kontaktpersonen ermöglicht. Die Spezifität der PCR liegt zwischen 86 % und 100 %, abhängig von den verwendeten Primern und dem Zielgen [42].

Als häufig verwendete genetische Marker dienen repetitive Sequenzen wie IS481, die in hohen Kopien im Genom von B. pertussis vorkommen und eine hohe Sensitivität gewährleisten. Um Fehldiagnosen zu vermeiden, da IS481 auch in verwandten Spezies wie Bordetella holmesii vorkommt, werden oft zusätzliche Marker wie ptxA-pr (ein Promotorbereich des Gens für die Pertussis-Toxin) oder recA verwendet, um eine sichere Spezieszuordnung zu ermöglichen [44]. Die PCR kann auch nach dem Beginn der Antibiotikabehandlung noch positive Ergebnisse liefern, da sie nicht-viable Bakterien detektieren kann, und bleibt bis zu 3–4 Wochen nach Symptombeginn sensitiv. Dies macht sie besonders wertvoll in der frühen kataralen Phase der Erkrankung [18]. In den letzten Jahren wurden auch schnelle, molekulare Point-of-Care-Tests (POC) entwickelt, die eine Diagnose in etwa 15 Minuten ermöglichen und eine CLIA-Exemption erhalten haben, was ihren Einsatz in der Primärversorgung erleichtert [46].

Serologische Diagnostik: Wertvolle Ergänzung in späteren Phasen

Die Serologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Diagnose von Bordetella pertussis in späteren Krankheitsphasen, wenn die bakterielle Belastung bereits stark abgenommen hat und die PCR negativ ist. Sie basiert auf dem Nachweis von Antikörpern, insbesondere von IgG-Antikörpern gegen die Pertussis-Toxin (PT). Ein hoher Titer von IgG anti-PT (z. B. ≥125 UI/mL) wird als Hinweis auf eine kürzlich erfolgte Infektion angesehen und ist besonders nützlich bei Patienten über sieben Jahren mit anhaltender Husten [47].

Die Interpretation der Serologie ist jedoch komplex, insbesondere in Bevölkerungsgruppen mit hohen Impfquoten. Da sowohl die natürliche Infektion als auch die Impfung mit DTaP-Impfstoff oder Tdap-Impfstoff Antikörper gegen PT induzieren, ist es schwierig, eine aktive Infektion von einer Impfreaktion zu unterscheiden. Die Messung von IgA-Antikörpern kann hier hilfreich sein, da ein Anstieg von IgA anti-PT eher auf eine aktuelle Infektion hindeutet [48]. In der Praxis wird die Serologie daher vor allem bei älteren Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen mit länger anhaltendem Husten (>2 Wochen) eingesetzt, wo die klinische Diagnose oft unsicher ist [49].

Diagnostische Herausforderungen und Differenzialdiagnose

Ein wesentlicher diagnostischer Herausforderung ist die Differenzierung von Bordetella pertussis von anderen Erregern mit ähnlicher klinischer Präsentation. Bordetella parapertussis, ein nah verwandter Erreger, verursacht ein ähnliches Krankheitsbild, produziert aber keine Pertussis-Toxin, was die Erkrankung in der Regel milder verlaufen lässt. Die Differenzierung erfolgt mittels spezifischer PCR-Tests, die auf Spezies-spezifische Gene wie ptxA (für B. pertussis) oder ompA (für B. parapertussis) abzielen [44]. Auch andere atypische Erreger wie Mycoplasma pneumoniae oder Chlamydophila pneumoniae können einen persistierenden Husten verursachen. Der Einsatz von multiplex-PCR-Panels, die gleichzeitig mehrere Atemwegserreger – einschließlich Viren wie dem Respiratorisches Synzytial-Virus (RSV), Influenza oder SARS-CoV-2 – nachweisen können, hat die diagnostische Genauigkeit erheblich verbessert und ermöglicht eine gezielte Therapie [51]. Diese Tests sind jedoch aufgrund der höheren Kosten und begrenzten Verfügbarkeit vor allem in gut ausgestatteten Laboren im Einsatz. Die Wahl der richtigen Diagnosestrategie erfordert daher eine sorgfältige Abwägung zwischen klinischer Wahrscheinlichkeit, Krankheitsphase und verfügbaren Ressourcen.

Behandlung und antimikrobielle Therapie

Die Behandlung der durch Bordetella pertussis verursachten Tosferina konzentriert sich auf die antimikrobielle Therapie mit Antibiotika, insbesondere Macrolide, um die Ansteckungsfähigkeit zu reduzieren und die Übertragung der Infektion zu verhindern. Obwohl die Gabe von Antibiotika die Symptome wie den charakteristischen paroxysmalen Husten oft nicht signifikant verkürzt, ist sie entscheidend, um die Bacterienlast zu senken und die Kontagiosität zu minimieren [52]. Die Therapie ist am wirksamsten, wenn sie bereits in der frühen, katarrhalischen Phase der Erkrankung begonnen wird, also bevor die schweren Hustenanfälle einsetzen [52]. Zu diesem Zeitpunkt kann die antibiotische Behandlung möglicherweise auch den Schweregrad der Krankheit beeinflussen.

Antibiotikatherapie nach Altersgruppen

Die Wahl des Antibiotikums und das Behandlungsschema variieren je nach Alter des Patienten. Azithromycin gilt als Mittel der ersten Wahl aufgrund seiner günstigen Verträglichkeit, der einfachen Gabe und der hohen Effektivität. Alternativen sind Clarithromycin und Erythromycin, wobei letzteres aufgrund eines höheren Risikos für Nebenwirkungen, insbesondere eine erhöhte Inzidenz der Pylorusstenose bei Säuglingen, weniger bevorzugt wird [54].

Für Säuglinge und Kinder unter einem Jahr ist eine frühzeitige Behandlung von höchster Priorität, da diese Altersgruppe einem erheblichen Risiko für lebensbedrohliche Komplikationen wie Atemstillstände oder Lungenentzündung ausgesetzt ist [3]. Das empfohlene Regime für Azithromycin bei Säuglingen beträgt 10 mg/kg Körpergewicht einmal täglich über drei Tage [56]. Bei Kindern über ein Jahr wird eine fünftägige Therapie mit einer Startdosis von 10 mg/kg am ersten Tag und anschließend 5 mg/kg täglich an den Tagen zwei bis fünf empfohlen [52]. Bei Adoleszenten und Erwachsenen wird Azithromycin in einer Dosis von 500 mg am ersten Tag, gefolgt von 250 mg täglich an den Tagen zwei bis fünf, verabreicht [58]. Clarithromycin und Erythromycin sind als Alternativen verfügbar, erfordern jedoch eine längere Behandlungsdauer von sieben beziehungsweise 14 Tagen.

Prophylaxe bei engen Kontaktpersonen

Ein wesentlicher Bestandteil der Kontrolle der Tosferina ist die antimikrobielle Prophylaxe bei engen Kontaktpersonen von bestätigten oder wahrscheinlichen Fällen. Diese Maßnahme ist darauf ausgelegt, sekundäre Fälle zu verhindern, insbesondere bei Personen, die einem hohen Risiko ausgesetzt sind. Dazu gehören vor allem Säuglinge unter einem Jahr, schwangere Frauen (insbesondere im dritten Trimester), immunocompromittierte Personen und Menschen mit chronischen Atemwegserkrankungen [59]. Als enger Kontakt gilt ein direkter, gesichtsbezogener Kontakt von mindestens einer Minute Dauer oder ein Aufenthalt in einem geschlossenen Raum (wie einem Zimmer oder Auto) von mehr als einer Stunde mit einem Infizierten [59]. Die Prophylaxe sollte idealerweise innerhalb von 14 Tagen nach dem ersten Auftreten des Hustens beim Indexfall eingeleitet werden und verwendet die gleichen Antibiotika und Dosierungen wie die therapeutische Behandlung [58]. Azithromycin ist aufgrund seiner kurzen Behandlungsdauer und guten Verträglichkeit auch hier die bevorzugte Wahl.

Unterstützende Maßnahmen und stationäre Behandlung

Neben der antibiotischen Therapie ist eine umfassende unterstützende Behandlung, insbesondere bei schweren Verläufen, von entscheidender Bedeutung. Bei hospitalisierten Kindern, besonders bei Säuglingen mit schwerer Tosferina, steht die Sicherstellung der Atemfunktion im Vordergrund. Dies umfasst die kontinuierliche Sauerstofftherapie zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Sauerstoffsättigung im Blut (≥94 %) und die Vermeidung von Hypoxie [62]. In Fällen von wiederholten Atemstillständen oder akuter Ateminsuffizienz kann eine invasiven Beatmung erforderlich sein, um die Atmung zu unterstützen und Komplikationen wie eine hypoxische Enzephalopathie zu verhindern [63]. Die kontinuierliche Überwachung der Vitalfunktionen, einschließlich Herzfrequenz, Atemfrequenz und pulsoximetrischer Sauerstoffsättigung, ist unerlässlich [64]. Zudem müssen ausreichende Flüssigkeits- und Nährstoffzufuhr sichergestellt werden, was bei Säuglingen mit Schwierigkeiten beim Trinken aufgrund von Hustenanfällen oder Erbrechen manchmal eine nasogastrale Ernährung erfordert. Die Kombination aus gezielter antibiotischer Therapie, Prophylaxe bei Kontaktpersonen und intensiver unterstützender Behandlung bildet die Grundlage für die effektive Kontrolle und den erfolgreichen Ausgang der Erkrankung.

Impfstrategien und Prävention

Die Prävention der durch Bordetella pertussis verursachten Tosferina basiert vor allem auf umfassenden Impfstrategien, die sowohl die individuelle als auch die kollektive Immunität stärken sollen. Trotz hoher Impfquoten in vielen Ländern beobachtet man weltweit einen Wiederaufstieg der Erkrankung, was auf die abnehmende Immunität nach Impfung und bakterielle Anpassungen zurückgeführt wird [7]. Die wichtigsten Säulen der Prävention umfassen die routinemäßige Kinderimpfung, Auffrischimpfungen bei Erwachsenen und Jugendlichen sowie die gezielte Impfung von Risikogruppen, insbesondere schwangeren Frauen.

Kinder- und Auffrischimpfungen

Die primäre Impfung gegen die Tosferina erfolgt im Rahmen des standardisierten Kinderimpfplans mit dem DTaP-Impfstoff, der Schutz gegen Diphterie, Tetanus und pertussis bietet. Der vollständige Impfschutz wird durch eine Serie von fünf Dosen erreicht: die ersten drei Dosen werden in den ersten sechs Lebensmonaten (2., 4. und 6. Monat) verabreicht, gefolgt von einer vierten Dosis zwischen 15 und 18 Monaten und einer fünften Dosis im Alter von 4 bis 6 Jahren [66]. Diese Impfserie induziert eine anfänglich hohe Effektivität, die jedoch mit der Zeit nachlässt, ein Phänomen, das als „waning immunity“ bekannt ist. Studien zeigen, dass die Schutzwirkung der acellulären Impfstoffe jährlich um 2 % bis 10 % abnimmt, wodurch die Immunität nach etwa 4 bis 9 Jahren deutlich reduziert ist [39]. Um diese Immunitätslücke zu schließen, wird eine Auffrischimpfung mit dem Tdap-Impfstoff im Alter von 11 bis 12 Jahren empfohlen. Diese Maßnahme ist entscheidend, um die Immunität in der Adoleszenz aufrechtzuerhalten und die Übertragung auf empfängliche Neugeborene zu verringern [68].

Schwangerschaftsimpfung und passive Immunisierung

Eine der wirksamsten Strategien zum Schutz von Neugeborenen, die noch nicht vollständig geimpft sind, ist die Impfung der schwangeren Frau während des dritten Trimesters. Die Gabe des Tdap-Impfstoffs zwischen der 27. und 36. Schwangerschaftswoche ermöglicht die transplazentare Übertragung von Antikörpern auf den Fötus, wodurch das Neugeborene in den ersten Lebensmonaten vor einer schweren Infektion geschützt ist [69]. Studien belegen, dass diese Strategie die Inzidenz von Tosferina bei Säuglingen unter drei Monaten um bis zu 90 % reduzieren kann [70]. Diese Methode der passiven Immunisierung ist besonders wichtig, da Säuglinge unter sechs Monaten das höchste Risiko für lebensbedrohliche Komplikationen wie Atemstillstände und Lungenentzündung tragen [71]. Die Impfung während jeder Schwangerschaft wird von internationalen Organisationen wie der Weltgesundheitsorganisation und der Panamerikanischen Gesundheitsorganisation empfohlen, um einen kontinuierlichen Schutz zu gewährleisten [72].

Strategie des „Cocooning“ und ihre Wirksamkeit

Die Strategie des „Cocooning“ (deutsch: „Babyschale“ oder „Babynest“) zielt darauf ab, alle engen Kontaktpersonen eines Neugeborenen – einschließlich Eltern, Geschwister, Großeltern und Betreuungspersonen – mit dem Tdap-Impfstoff zu impfen, um eine schützende Immunisierungskette um das Kind zu schaffen [73]. Obwohl diese Maßnahme theoretisch sinnvoll ist, hat sich ihre praktische Umsetzbarkeit und Wirksamkeit als begrenzt erwiesen. Studien zeigen, dass die Erreichung einer ausreichend hohen Impfquote unter erwachsenen Kontaktpersonen logistisch schwierig ist und der Schutz gegenüber der direkten Impfung in der Schwangerschaft weniger robust ist [74]. Dennoch wird das „Cocooning“ als ergänzende Maßnahme empfohlen, insbesondere in Haushalten mit hohem Risiko, und kann zusammen mit der Impfung der Schwangeren eine zusätzliche Schutzschicht bieten [75].

Herausforderungen durch waning immunity und pathogenadaptation

Der Anstieg von Tosferina-Fällen trotz hoher Impfquoten ist nicht nur auf die nachlassende Immunität zurückzuführen, sondern auch auf die evolutionäre Anpassung des Erregers an die Impfdrucksituation. Die weit verbreitete Nutzung von acellulären Impfstoffen hat zu einer Selektion von Stämmen geführt, die bestimmte Impfantigene nicht mehr exprimieren, insbesondere die Pertactin. Diese Pertactin-defizienten Stämme sind in Ländern wie den USA, Frankreich und den Niederlanden stark angestiegen und können die Wirksamkeit der bestehenden Impfstoffe unterlaufen [76]. Diese Entwicklung unterstreicht die Notwendigkeit, nicht nur die bestehenden Impfstrategien aufrechtzuerhalten, sondern auch neue Impfstoffe zu entwickeln, die eine breitere und langlebigere Immunität induzieren.

Ergänzende Maßnahmen zur Prävention

Neben der Impfung sind auch nicht-pharmazeutische Maßnahmen wichtig, um die Übertragung von Bordetella pertussis zu verhindern. Dazu gehören das Einhalten grundlegender Hygieneregeln wie regelmäßiges Händewaschen, das Bedecken von Mund und Nase beim Husten oder Niesen (am besten mit dem Ellenbogen) und die Vermeidung enger Kontakte mit infizierten Personen, besonders während der ersten zwei Wochen der Erkrankung, wenn die Ansteckungsgefahr am höchsten ist [38]. Bei bestätigten Fällen ist eine Isolierung bis mindestens fünf Tage nach Beginn einer angemessenen Antibiotikatherapie (z. B. mit Azithromycin) erforderlich, um die Weitergabe der Infektion zu stoppen [29]. Zudem wird bei engen Kontaktpersonen von bestätigten Fällen, insbesondere bei Säuglingen oder Schwangeren, eine prophylaktische Gabe von Antibiotika empfohlen, um sekundäre Infektionen zu verhindern [59]. Die Kombination aus hohen Impfquoten, gezielten Impfstrategien für Risikogruppen und grundlegenden Hygienemaßnahmen bildet das Fundament für eine effektive Kontrolle der Tosferina auf Bevölkerungsebene.

Epidemiologie und Ausbruchsdynamik

Die Epidemiologie von Bordetella pertussis zeigt ein komplexes Muster mit zyklischen Ausbrüchen, die alle drei bis fünf Jahre auftreten, trotz hoher Impfquoten in vielen Ländern [80]. In den letzten Jahren wurde ein globaler Wiederaufstieg der Erkrankung beobachtet, insbesondere in Lateinamerika, wo Länder wie Brasilien, Mexiko, Peru und Ecuador signifikante Zunahmen verzeichneten [81]. In Argentinien stieg die Zahl der Fälle im Vergleich zu den letzten fünf Jahren um 3700 %, was zu gesundheitlichen Warnungen führte. Diese Entwicklung ist teilweise auf vorübergehende Rückgänge der Impfquoten während und nach der Pandemie von COVID-19 zurückzuführen, die die Herdenimmunität schwächten und die zirkulierende Übertragung begünstigten [82].

Ein entscheidender Faktor für die Dynamik der Übertragung ist die abnehmende Immunität im Laufe der Zeit, sowohl nach Impfung als auch nach durchgemachter Infektion. Die Wirksamkeit der akzellenulären Impfstoffe nimmt jährlich um 2 % bis 10 % ab, wodurch die Schutzdauer auf etwa vier bis neun Jahre begrenzt ist [39]. Dies führt dazu, dass Jugendliche und Erwachsene, die in der Kindheit geimpft wurden, anfällige Reservoirs bilden, die das Bakterium unbemerkt weitergeben können. In den USA wurden 2025 fast 28.000 Fälle registriert, was auf eine verminderte Impfakzeptanz zurückgeführt wird [84]. Die Herdenimmunität hängt von einer hohen Impfquote ab – die Organisation für Panamerikanische Gesundheit (OPS) empfiehlt eine Quote von mindestens 95 % für die DTP-Impfung, um Ausbrüche zu verhindern [85].

Rolle von Jugendlichen und Erwachsenen in der Übertragung

Jugendliche und Erwachsene sind häufig die Quelle der Infektion für Säuglinge, da sie oft nur milde oder atypische Symptome wie anhaltenden Husten zeigen, was eine klinische Diagnose erschwert [29]. Studien zeigen, dass über 75 % der schweren Fälle bei Säuglingen von nahen Kontaktpersonen stammen, vor allem von Eltern und Geschwistern [87]. Die hohe Ansteckungsfähigkeit von Bordetella pertussis – ein infizierter Mensch kann bis zu 17 nicht-immune Personen anstecken – unterstreicht die Bedeutung dieser Altersgruppen im Übertragungsgeschehen [88]. Die Übertragung erfolgt über Tröpfcheninfektion beim Husten, Niesen oder Sprechen, besonders in geschlossenen Räumen wie Haushalten, Schulen oder Kinderkrippen [89].

Bakterielle Anpassung und Impfdruck

Ein weiterer entscheidender Faktor für den Wiederaufstieg ist die evolutionäre Anpassung von B. pertussis unter dem selektiven Druck der Impfungen. Die weitverbreitete Nutzung akzellenulärer Impfstoffe, die spezifische Antigene wie Pertaktin (Prn) enthalten, hat zur Ausbreitung von Pertaktin-defizienten Stämmen geführt. Diese Stämme haben Deletionen oder Mutationen im prn-Gen und entziehen sich so teilweise der durch die Impfung induzierten Immunantwort [76]. In den USA stieg der Anteil solcher Stämme von unter 10 % im Jahr 2000 auf über 80 % im Jahr 2012 an. Ähnliche Entwicklungen wurden in Australien, Japan und mehreren europäischen Ländern beobachtet [91]. Zusätzlich wurden Veränderungen in anderen Antigenen wie der Pertussis-Toxin (PT) und den Fimbrien (Fim) festgestellt, insbesondere die globale Expansion von Stämmen mit dem ptxP3-Allel, das mit einer höheren Toxinproduktion assoziiert ist [92]. Diese bakteriellen Anpassungen tragen dazu bei, dass die bestehenden Impfstoffe weniger effektiv bei der Verhinderung von Infektionen und der Unterbrechung der Übertragung sind.

Ausbruchsdynamik in Hochimpfquoten-Regionen

Trotz hoher Impfquoten werden Ausbrüche auch in gut geschützten Populationen beobachtet, was die Limitationen der aktuellen Impfstrategien verdeutlicht. Die Kombination aus abnehmender Immunität und angepassten Bakterienstämmen ermöglicht eine anhaltende Zirkulation des Erregers. In Regionen mit Impfquoten über 90 % wurden dennoch Ausbrüche mit hoher Ansteckungsrate unter gut geimpften Kindern und Jugendlichen dokumentiert [81]. Dies unterstreicht, dass die alleinige Aufrechterhaltung hoher Impfquoten nicht ausreicht. Die aktuelle Impfstrategie muss durch gezielte Maßnahmen ergänzt werden, wie Auffrischimpfungen bei Jugendlichen und Erwachsenen, um die Immunität aufrechtzuerhalten und die Übertragungskette zu unterbrechen [94].

Globale Herausforderungen und regionale Anpassung

In ressourcenarmen Regionen stellen niedrigere Impfquoten und unzureichende Gesundheitssysteme zusätzliche Herausforderungen dar. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass über 14 Millionen Kinder weltweit nicht die volle DTP3-Impfung erhalten, was sie besonders anfällig für Infektionen macht [95]. In diesen Kontexten ist die Aufrechterhaltung der Routineimpfung mit DTP-Impfstoffen von höchster Priorität. Die OPS hat daher aufgerufen, die Impflücken zu schließen und die epidemiologische Überwachung zu verstärken, um Ausbrüche frühzeitig zu erkennen und zu kontrollieren [7]. Die Integration von Überwachungssystemen in die primäre Gesundheitsversorgung und die Schulung des medizinischen Personals sind entscheidend für eine effektive Reaktion. In Gebieten mit hohem Risiko, wie indigenen Gemeinschaften in den Andenstaaten, sind gezielte Impfkampagnen und die Mobilisierung der Gemeinschaft notwendig, um die Akzeptanz zu erhöhen [97].

Strategien zur Kontrolle von Ausbrüchen

Die effektivste Strategie zur Kontrolle von Ausbrüchen ist ein integrierter Ansatz, der Impfung, Überwachung und Behandlung kombiniert. Die Impfung in der Schwangerschaft mit Tdap zwischen der 27. und 36. Schwangerschaftswoche ist die wirksamste Maßnahme, um Neugeborene zu schützen, da sie mütterliche Antikörper transplazentar überträgt [33]. Studien zeigen eine Wirksamkeit von über 90 % bei der Vorbeugung schwerer Krankheitsverläufe im Säuglingsalter [70]. Die Strategie des „Cocooning“ – die Impfung enger Kontaktpersonen des Neugeborenen – wird als ergänzende Maßnahme empfohlen, obwohl ihre praktische Umsetzbarkeit und Wirksamkeit im Vergleich zur Schwangerschaftsimpfung begrenzt ist [74]. Zudem ist die prophylaktische Gabe von Antibiotika, insbesondere Azithromycin, an enge Kontakte von bestätigten Fällen innerhalb von 14 Tagen nach Symptombeginn des Indexfalls entscheidend, um sekundäre Fälle zu verhindern [59]. Die Kombination dieser Maßnahmen – hohe Routineimpfquoten, Auffrischungsimpfungen, Schwangerschaftsimpfung, epidemiologische Überwachung und gezielte Prophylaxe – bildet den robustesten Ansatz zur Kontrolle der Ausbruchsdynamik von Bordetella pertussis in der Bevölkerung.

Komplikationen und Risikogruppen

Die Infektion mit Bordetella pertussis, dem Erreger der Tosferina, kann zu schwerwiegenden Komplikationen führen, insbesondere bei bestimmten Risikogruppen. Obwohl die Erkrankung bei älteren Kindern und Erwachsenen oft in abgeschwächter Form verläuft, stellt sie für Säuglinge und Kleinkinder eine lebensbedrohliche Gefahr dar. Die Schwere der Komplikationen hängt eng mit dem Alter, dem Impfstatus und der Funktionsreife des Immun- und Atmungssystems zusammen.

Risikogruppen: Säuglinge und Kleinkinder unter einem Jahr

Die größte Risikogruppe für schwere Verläufe und Todesfälle sind Säuglinge, insbesondere jene unter sechs Monaten. In dieser Altersgruppe ist die Krankheitslast am höchsten, was auf mehrere Faktoren zurückzuführen ist. Erstens haben diese Kinder in der Regel noch nicht den vollständigen Impfschemen mit der DTaP-Impfung abgeschlossen, die erste Dosis erfolgt erst im Alter von zwei Monaten. Dadurch fehlt ihnen ein wirksamer Schutz in den ersten Lebensmonaten [71]. Zweitens ist das Immunsystem von Neugeborenen und Säuglingen noch nicht voll ausgereift, was eine effektive Immunantwort gegen den Erreger erschwert [87]. Drittens sind die Atemwege von Säuglingen anatomisch enger und weniger elastisch, was sie anfälliger für Obstruktionen und Atemstillstände macht [32].

Epidemiologische Daten zeigen, dass die meisten Todesfälle durch Keuchhusten in dieser Altersgruppe auftreten. So wurden in Honduras im Februar 2026 drei Todesfälle durch Keuchhusten bestätigt, alle betroffenen Kinder waren jünger als ein Jahr [35]. In Mexiko starben 2025 insgesamt 73 Personen an der Erkrankung, wobei die Mehrheit ebenfalls Säuglinge waren [36]. Diese Zahlen unterstreichen die besondere Vulnerabilität dieser Gruppe und die Notwendigkeit gezielter Schutzmaßnahmen.

Häufige und schwere Komplikationen bei Säuglingen

Bei Säuglingen manifestiert sich die Keuchhusteninfektion oft atypisch, mit weniger ausgeprägten Hustenanfällen, aber einem hohen Risiko für schwerwiegende Komplikationen. Die häufigsten und gefährlichsten Komplikationen umfassen:

  • Apnoe (Atemstillstände): Dies ist eine der häufigsten und alarmierendsten Komplikationen bei Säuglingen. Apnoeepisoden können ohne vorherige Anzeichen auftreten und sind oft der einzige klinische Hinweis auf eine Keuchhusteninfektion. Sie resultieren aus einer Überlastung des unreifen Atemzentrums im Gehirnstamm und können zu lebensbedrohlichen Hypoxien führen [32].
  • Pneumonie: Die bakterielle Pneumonie ist die häufigste schwerwiegende Komplikation und die Hauptursache für den Tod bei Säuglingen mit Keuchhusten. Die durch die Toxine von B. pertussis geschädigten Atemwegsflimmerepithelien und die Ansammlung von Schleim begünstigen eine sekundäre bakterielle Besiedelung [71].
  • Zyanose: Aufgrund der Atemstillstände oder der starken Hustenattacken kann es zu einer Unterversorgung des Körpers mit Sauerstoff kommen, was sich in einer bläulichen Verfärbung der Haut (Zyanose) äußert, insbesondere um den Mund und die Lippen [32].
  • Konvulsionen und Enzephalopathie: Eine anhaltende Hypoxie kann zu epileptischen Anfällen und einer hypoxischen Enzephalopathie führen, die durch Hirnschäden verursacht wird. Diese Komplikation ist selten, aber potenziell tödlich oder führt zu bleibenden neurologischen Defiziten [110].
  • Ernährungsstörungen und Dehydrierung: Die intensiven Hustenanfälle können das Stillen oder Trinken aus der Flasche unmöglich machen und führen zu posttussiven Erbrechen, was zu Gewichtsverlust und Dehydrierung führen kann [37].

Ein hoher Leukozytenwert (Hyperleukozytose), insbesondere über 50.000/mm³, sowie die Entwicklung einer Lungenentzündung und einer pulmonalen Hypertonie sind Faktoren, die mit einer erhöhten Sterblichkeit assoziiert sind [112].

Andere Risikogruppen: Schwangere, Ältere und Immungeschwächte

Neben Säuglingen sind auch andere Gruppen erhöhten Risiken ausgesetzt. Schwangere Frauen sind zwar selbst nicht unbedingt stärker gefährdet, spielen aber eine entscheidende Rolle als Quelle der Übertragung auf das Neugeborene. Eine Infektion bei der Mutter in der Nähe der Geburt kann das Baby direkt nach der Geburt anstecken [113]. Ältere Erwachsene und Personen mit einem geschwächten Immunsystem, wie zum Beispiel bei HIV oder unter immunsuppressiver Therapie, können einen schwereren Krankheitsverlauf erleiden und haben ein höheres Risiko für eine Pneumonie [114]. Obwohl die Symptome bei Erwachsenen oft milder sind, tragen sie erheblich zur Weiterverbreitung des Erregers bei, da ihre anhaltende, paroxysmale Hustenattacken oft falsch diagnostiziert werden.

Die Rolle von Erwachsenen und Jugendlichen als Überträger

Erwachsene und Jugendliche sind entscheidend für die Übertragung von B. pertussis auf Säuglinge. Ihre Symptome sind oft atypisch: Statt des klassischen "gallito" (pfeifenden Einatmungsgeräusch) zeigen sie meist einen anhaltenden, quälenden Husten, der wochenlang andauern kann. Diese milde, aber ansteckende Form führt dazu, dass die Infektion oft nicht erkannt wird, und die Betroffenen – häufig Eltern, Geschwister oder Großeltern – können das Bakterium unbemerkt an empfängliche Säuglinge weitergeben [29]. Epidemiologische Studien bestätigen, dass Familienmitglieder die häufigste Infektionsquelle für Säuglinge sind [116]. Die hohe Kontagiosität, die bis zu drei Wochen nach Beginn des Hustens anhält, verstärkt dieses Risiko [117].

Strategien zur Schutz von Risikogruppen

Um die vulnerabelsten Gruppen zu schützen, sind mehrere Strategien unerlässlich. Die effektivste Maßnahme ist die Impfung in der Schwangerschaft mit dem Tdap-Impfstoff zwischen der 27. und 36. Schwangerschaftswoche. Diese ermöglicht die transplazentare Übertragung von Antikörpern und schützt das Neugeborene in den ersten, kritischen Lebensmonaten [118]. Eine weitere Strategie ist das sogenannte "Cocooning" (engl. für "Nesteln"), bei dem alle engen Kontaktpersonen des Neugeborenen – Eltern, Geschwister, Großeltern, Betreuer – mit dem Tdap-Impfstoff geimpft werden, um eine schützende "immunologische Hülle" zu schaffen [73]. Obwohl die Umsetzung des Cocooning praktische Herausforderungen birgt, bleibt es eine wichtige ergänzende Maßnahme. Schließlich ist die Aufrechterhaltung hoher Impfquoten in der gesamten Bevölkerung, einschließlich Auffrischimpfungen bei Jugendlichen und Erwachsenen, entscheidend, um die Herdenimmunität zu gewährleisten und die zirkulierende Erregerlast zu minimieren [7].

Forschung und zukünftige Impfstoffe

Die Forschung zu Bordetella pertussis und der Entwicklung zukünftiger Impfstoffe steht vor der Herausforderung, die beobachtete Wiederaufnahme von Pertussis-Fällen trotz hoher Impfquoten zu erklären und zu kontrollieren. Ein zentrales Problem liegt in der begrenzten Dauer der Immunität, die durch aktuelle DTaP-Impfstoffe und Tdap-Impfstoffe induziert wird, sowie in der Anpassung des Erregers an den immunologischen Druck der Impfung. Während die acellulären Impfstoffe (aP) eine hohe Sicherheit und Wirksamkeit gegen schwere Krankheitsverläufe aufweisen, ist ihre Schutzwirkung im Vergleich zu den früher verwendeten Ganzkeimimpfstoffen (wP) weniger langanhaltend. Studien zeigen, dass die Effektivität der aP-Impfstoffe jährlich um 2 % bis 10 % abnimmt, wobei der Schutz typischerweise zwischen 4 und 9 Jahren nach der letzten Dosis nachlässt [121]. Dies führt dazu, dass bereits geimpfte Adoleszente und Erwachsene als stiller Reservoir und Überträger fungieren können, insbesondere gegenüber ungeschützten Säuglingen.

Ein weiterer entscheidender Faktor für die Reemergenz der Krankheit ist die evolutionäre Anpassung von Bordetella pertussis an die Impfstrategien. Unter dem selektiven Druck der aP-Impfstoffe, die Antigene wie Pertussis-Toxin (PT), Hemagglutinin (FHA), Pertactin (PRN) und Fimbrien enthalten, haben sich zunehmend Stämme durchgesetzt, die diese Antigene nicht mehr exprimieren. Besonders signifikant ist der Anstieg von Pertactin-defizienten Stämmen (PRN-), die in Ländern mit langjähriger aP-Impfung wie den USA, Frankreich und den Niederlanden dominieren. In den USA stieg der Anteil PRN-negativer Isolate von unter 10 % im Jahr 2000 auf über 80 % im Jahr 2012 [76]. Diese Stämme besitzen einen Fitnessvorteil in hochgeimpften Populationen, da sie der durch die Impfung induzierten Immunität teilweise entgehen können, was die epidemiologische Kontrolle der Krankheit erschwert [123].

Neue Impfstoffstrategien und Technologien

Um diese Limitationen zu überwinden, wird intensiv an der Entwicklung von Impfstoffen der nächsten Generation geforscht, die eine breitere, stärkere und vor allem länger anhaltende Immunität vermitteln sollen. Ein zentrales Ziel ist die Induktion einer effektiven Immunität, die die Kolonisation des oberen Atemtrakts durch Bordetella pertussis verhindert und somit die Übertragung unterbindet. Die derzeitigen intramuskulär verabreichten aP-Impfstoffe induzieren hauptsächlich eine systemische, Th2-polarisierte Antikörperantwort (IgG), sind aber wenig effektiv bei der Auslösung einer lokalen IgA-Antwort und der Bildung von Gewebe-residenten T-Zellen (Trm) in der Atemwegsschleimhaut [123]. Diese mangelnde mukosale Immunität erklärt, warum Geimpfte zwar vor schweren Verläufen geschützt sind, aber dennoch asymptomatisch infiziert und übertragbar sein können.

Eine vielversprechende Strategie ist die Entwicklung von Impfstoffen, die intranasal verabreicht werden. Solche Impfstoffe, sei es in Form lebend abgeschwächter Stämme oder anderer Plattformen, können direkt das mukosale Immunsystem aktivieren. Studien an Tieren zeigen, dass intranasale Impfungen eine starke IgA-Antwort, Trm-Zellen und eine IL-17-vermittelte Immunität induzieren, die die bakterielle Kolonisation effektiv reduziert [125]. Diese Ansätze könnten die Kontrolle der Krankheit entscheidend verbessern, indem sie die Übertragungskette unterbrechen.

Innovative Impfstoffkandidaten

Zu den innovativen Kandidaten gehören Impfstoffe basierend auf extrazellulären Vesikeln (OMVs, Outer Membrane Vesicles) von Bordetella pertussis. Diese Vesikel enthalten eine Vielzahl nativer Antigene in ihrer ursprünglichen Konformation und können so eine breitere und stärkere Immunantwort hervorrufen als die wenigen gereinigten Antigene in aP-Impfstoffen. Forscher des CONICET in Argentinien haben einen solchen OMV-basierten Kandidaten der dritten Generation entwickelt, der in präklinischen Studien vielversprechende Ergebnisse zeigte und darauf abzielt, nicht nur die Krankheit, sondern auch die Übertragung zu verhindern [126]. Ein weiterer Ansatz ist die Nutzung der mRNA-Technologie, die es ermöglicht, mehrere Schlüsselantigene wie PT, FHA und PRN simultan zu exprimieren. In Mausmodellen erwiesen sich solche mRNA-Impfstoffe als immunogen und schützend [127].

Die Forschung erkennt an, dass die ideale Zukunftsimpfung die Sicherheit der aP-Impfstoffe mit der breiteren und länger anhaltenden Immunität der wP-Impfstoffe und der mukosalen Schutzfähigkeit von lebenden Impfstoffen kombinieren sollte. Die Fortschritte in der Genomik und der strukturellen Biologie ermöglichen ein tieferes Verständnis der Antigen-Variabilität und der immunmodulatorischen Mechanismen von Bordetella pertussis, was die rationale Gestaltung neuer Impfstoffe vorantreibt. Die kontinuierliche molekulare Surveillance zirkulierender Stämme ist dabei entscheidend, um sicherzustellen, dass neue Impfstoffe auch gegen aktuelle und zukünftige Varianten wirksam sind. Die Entwicklung dieser nächsten Generation von Impfstoffen ist ein entscheidender Schritt hin zu einer nachhaltigen Kontrolle und möglicherweise sogar der Ausrottung der Keuchhustenkrankheit [92].

Referenzen