Značilnosti Vibrio cholerae, taksonomija, morfologija, habitat



Vibrio cholerae Gre za fakultativno, bičasto anaerobno Gram negativno bakterijo. Vrsta je vzrok za bolezen kolere pri ljudeh. Ta črevesna bolezen povzroča hudo drisko in lahko povzroči smrt, če ni ustrezno zdravljena. Povzroča več kot 100.000 smrti na leto, večinoma pri otrocih.

Kolera se prenaša preko kontaminirane vode in hrane ali preko osebnega stika. Zdravljenje vključuje rehidracijsko terapijo in posebne antibiotike. Cepiva za oralno dajanje relativnega uspeha.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Filogenija in taksonomija
  • 3 Morfologija
  • 4 Habitat
  • 5 Razmnoževanje in življenjski cikel
  • 6 Prehrana
  • 7 Patogeneza
    • 7.1 Prenos
    • 7.2 Epidemiologija
    • 7.3 Način delovanja
  • 8 Simptomi in zdravljenje
  • 9 Reference

Splošne značilnosti

Vibrio cholerae Je enocelični organizem s celično steno. Celična stena je tanka, sestavljena iz peptidoglikana med dvema fosfolipidnima membranama. Živi v vodnih okoljih, zlasti estuarijih in ribnikih, povezanih z planktonom, algami in živalmi. Znana sta dva biotipa in več serotipov.

Biofilmi

Bakterija je del bakterioplanktona v vodnih telesih, tako v prosti obliki (vibrios) kot pri oblikovanju tankih filmov (biofilmov) na organskih površinah..

Te biofilme sestavljajo skupine bakterij, obdane z vodnimi kanali. Adhezija biofilma je možna zaradi proizvodnje polisaharidov iz zunanje membrane.

Geni

Vibrio cholerae Ima dva kromosoma v obliki plazmidov. Patogene rase imajo gene, ki kodirajo za proizvodnjo toksina kolere (CT za njegovo kratico v angleščini)..

Poleg tega vključujejo gene za tako imenovani kolonizacijski faktor. Pilus je so-reguliran s toksinom (TCP) in regulatornim proteinom (ToxR). Ta protein soupravlja izražanje CT in TCP. Del genetske informacije, ki kodira te dejavnike patogenosti, zagotavljajo bakteriofagi.

Genome

Njegov genom je sestavljen iz 4,03 Mb porazdeljenega v dva kromosoma neenake velikosti. Zaporedje DNA celotnega genoma seva N16961 iz V. cholerae O1.

Zdi se, da so sekvence, organizirane na kromosomu 1, odgovorne za različne procese. Med njimi je razmnoževanje DNK, delitev celic, transkripcija genov, prevod proteinov in biosinteza celične stene. 

Na kromosomu 2 se sintetizirajo ribosomski proteini, ki so odgovorni za transport sladkorjev, ionov in anionov, presnovo sladkorjev in popravilo DNK..

Znotraj te bakterije so odkrili vsaj sedem bakteriofagov ali filamentoznih fagov. Fage so parazitski virusi bakterij. Fag CTX zagotavlja del zaporedja, ki kodira sintezo kolerinskega toksina (CT). To je posledica lizogene konverzije,

Skratka, patogenost nekaterih sevov. \ T Vibrio cholerae odvisen je od kompleksnega genetskega sistema patogenih dejavnikov. Med njimi je faktor kolonizacijskega pilusa, ki ga uravnava toksin (TCP) in regulatorni protein (ToxR), ki uravnava izražanje CT in TCP.. 

Infekcija

Ko človek porabi kontaminirano hrano ali vodo, bakterija vstopi v njegov prebavni sistem. Ko doseže tanko črevo, se masovno prilega epitelu.

Ko pride tam, izloča toksin, ki povzroča biokemične procese, ki povzročajo drisko. V tem okolju bakterije hranijo in razmnožujejo, spet spustijo v medij skozi blato. Njena reprodukcija poteka po biparticiji.

Filogenija in taksonomija

Spol Vibrio vključuje več kot 100 opisanih vrst. Od tega jih 12 povzroča bolezni pri ljudeh. Pripada domeni Bakterije, debla Proteobakterije (gama skupina), Vibrionales, družina Vibrionaceae.

Vibrio cholerae je dobro opredeljena vrsta z biokemičnimi in DNK testi. Test pozitiven na katalazo in oksidazo; in ne fermentira laktoze.

Italijanski zdravnik Filippo Pacini je bil prvi, ki je izoliral bakterijo kolere leta 1854. Pacini ji je dal znanstveno ime in ga opredelil kot povzročitelja bolezni..

Več kot 200 seroskupin Vibrio cholerae, vendar sta do danes samo 01 in 0139 toksikogeni. Vsako serološko skupino lahko razdelimo na različne antigenske oblike ali serotipove. Med njimi so Ogawa in Inaba ali različni biotipi, kot sta klasika in Tor.

Morfologija

Vibrio cholerae Gre za bacil (paličasto ali paličasto bakterijo) dolžine 1,5-2 μm in široko 0,5 μm. Ima eno zastavico, ki se nahaja v enem od njenih polov. Ima citoplazmatsko membrano, obdano s tanko steno peptidoglikana.

Zunanja membrana ima bolj kompleksno strukturo, ki jo tvorijo fosfolipidi, lipoproteini, lipopolisaharidi in polisaharidne verige..

Zunanja membrana se usmerja v verige polisaharidov, ki so odgovorni za sposobnost adhezije bakterij in tvorijo biofilme.

Poleg tega poleg celične stene varuje citoplazmo od žolčnih soli in hidrolitskih encimov, ki jih proizvaja črevesni trakt človeškega bitja..

Habitat

Zaseda dva zelo različna habitata: vodna okolja in človeška čreva. V svoji prosti fazi, Vibrio cholerae razvija se v toplih vodah nizke slanosti.

Lahko živi v rekah, jezerih, ribnikih, estuarijih ali v morju. Endemična je v Afriki, Aziji, Južni Ameriki in Srednji Ameriki. Potem kot parazit naseljuje človeško tanko črevo.

Bakterijo najdemo tudi na tropskih plažah, v vodah s 35% slanostjo in temperaturo 25 ° C.

Prisotnost Vibrio cholerae patogenih na aridnih območjih in v notranjosti Afrike. To kaže, da lahko vrsta preživi v amplitudi variacije habitata, ki je precej višja, kot se je prej mislilo..

To kažejo nekatere študije  Vibrio cholerae Je divja bakterija v svežih vodah v tropskih gozdovih.

Reprodukcija in življenjski cikel

Kot bakterija se razmnožuje z binarno fisijo ali biparticijo. Vibrio cholerae vztraja v vodi kot prosti planktonski vibrioni ali agregati vibrionov.

Agregati vibrionov tvorijo biofilme v fitoplanktonu, zooplanktonu, masah insektov, eksoskeletih, detritusu in celo na vodnih rastlinah. Uporabljajo hitin kot vir ogljika in dušika.

Biofilmi so sestavljeni iz zloženih bakterij, obdanih z vodnimi kanali, ki so nalepljene druga na drugo in na substrat z zunanjo proizvodnjo polisaharidov. Je tanek želatinast sloj bakterij.

Okoljske vibracije se zaužijejo s porabo kontaminirane hrane ali vode. Ko je bakterija v notranjosti prebavnega sistema, kolonizira epitelij tankega črevesa.

Potem je vibrio pritrjen na sluznico s pili in specializiranimi beljakovinami. Nato se začne razmnoževanje in izločanje toksina kolere. Ta toksin spodbuja drisko, s katero bakterije ponovno vstopajo v zunanje okolje.

Prehrana

Ta bakterija ima presnovo, ki temelji na fermentaciji glukoze. V prostem stanju dobiva hrano v obliki ogljika in dušika iz različnih organskih virov. Nekateri od teh so hitin ali ogljik, ki ga izžarevajo fitoplanktonske alge.

Za asimilacijo železa, vrsta proizvaja sideroph vibriobactin. Vibriobactin je kelatna zmes železa, ki raztopi ta mineral in ga absorbira z aktivnim transportom.

V vodnih okoljih izpolnjuje pomembne funkcije, povezane s prehrano v ekosistemu. Prispeva k remineralizaciji organskega ogljika in mineralnih hranil.

Po drugi strani pa je bakterijsko. Vse to pripisuje pomembno vlogo kot del bakterioplanktona v mikrobnih zankah ali mikrobnih trofičnih mrežah v vodnih ekosistemih..

Vibrio cholerae izvaja temeljne postopke za prebavo hrane zunaj, skozi snovi, ki jih izloča. Ta mehanizem je podoben mehanizmu drugih bakterij.

Vrsta deluje na substrat in povzroča raztapljanje mineralnih elementov, ki so bistveni za njegovo prehrano, ki se nato absorbirajo. Tudi pri iskanju in predelavi hrane napadajo druge bakterije. Lahko napadajo isto vrsto, vendar ne lastnega seva.

Ubiti druge bakterije, V. cholerae uporablja mehanizem, imenovan sistem za izločanje tipa VI (T6SS). Ta sistem je podoben harpuni, ki prodre v celično steno drugih gram-negativnih bakterij, ki povzročajo njihovo smrt.

Tako so na voljo hranilne spojine teh bakterij T6SS je podoben sistemu, ki ga uporabljajo bakteriofagi za inokulacijo genetskih informacij v bakterijskih celicah. Ta sistem morda uporablja tudi Vibrio cholerae inokulirati njegov toksin v epitelne celice.

Patogeneza

Prenos

Bakterija se prenaša po fekalno-oralni poti, bodisi osebi na osebo, z vodo, predmeti ali kontaminirano hrano. Kolera je eksplozivna, kadar se pojavi v populaciji brez predhodne imunosti.

Že leta je veljalo, da je glavna pot prenosa bolezni zaužitje kontaminirane vode. Danes je znano, da obstajajo živila, ki so lahko sredstva za prenos Vibrio cholerae. Nekatera od teh živil so: školjke, ostrige, školjke, kozice in raki.

Za zdravo posameznika je potreben velik odmerek inokuluma, približno 105 - 108 bakterije Vendar pa je v izčrpanih ali podhranjenih posameznikih dovolj manjša količina inokuluma. Inkubacijska doba bolezni se giblje od 6 ur do 5 dni.

Epidemiologija

Čeprav obstajajo informacije o epidemiji kolere že od 14. stoletja, se prve dokumentirane pandemije nanašajo na začetek 19. stoletja. Med letoma 1817 in 1923 je bilo vsaj šest znanih pandemij kolere, ki jih je povzročil klasični biotip Vibrio cholerae.

Ta serija pandemij se je začela v Indiji, predvsem iz delte reke Ganges. Ko je dosegel Bližnji vzhod, se je od tam razširil v Evropo. Drug način za vstop v Evropo je bil Sredozemlje, karavane, ki so prihajali iz Arabije. Iz Evrope je prišel v Ameriko.

Od leta 1923 do 1961 je bilo obdobje brez pandemije te bolezni in znani so bili le lokalni primeri kolere. Od leta 1961 se znova pojavlja z novim biotipom Tor, ki je povzročil sedmo pandemijo.

Od devetdesetih let prejšnjega stoletja je bilo ugotovljenih več kot 200 seroskupin in netipičnih oblik Tor. Leta 1991 je prišlo do osme pandemije kolere. Trenutno so primeri kolere omejeni predvsem na regije podsaharske Afrike, Indije, jugovzhodne Azije in nekaterih območij Karibov. V teh regijah je postala endemična.

Oblika ukrepanja

Bakterija proizvaja več toksinov, klasični diarhični dehidracijski simptomi bolezni pa povzroča enterotoksin kolere (CT)..

Nastane z netoksično podenoto B in encimsko aktivno podenoto A. B podenota deluje na receptorje epitelijskih celic tankega črevesa. Podenota A aktivira adenilat ciklazo.

Enterotoksin se veže na celice črevesne sluznice skozi bakterijski pili in povzroča drisko in dehidracijo z aktiviranjem encima adenilat ciklaze..

To vodi do povečane produkcije intracelularnega cikličnega adenozin monofosfata, ki povzroči, da celice sluzi črpajo velike količine vode in elektrolitov..

Vibrio cholerae sprosti druge toksine, kot sta ZOT in ACE. Delujejo tako, da nevtralizirajo celice imunskega sistema, ki so sposobne odstraniti vibrije (primer IgG). Lahko tudi nevtralizirajo enterotoksin kolere (primer IgA)..

Simptomi in zdravljenje

Med simptomi so: hipovolemični šok, bruhanje, driska, acidoza, mišični krči, suha koža, glazirane ali potopljene oči, visok srčni utrip, letargija in zaspanost..

Na endemičnih območjih je bila prisotnost bakterij odkrita pri ljudeh, ki so blizu bolnikom s kolero. Bolniki nimajo vidnih simptomov bolezni, kar kaže na obstoj asimptomatskih posameznikov.

Kolera se lahko prepreči in obstajajo učinkovita peroralna cepiva proti bolezni do 60-66%. Vendar pa lahko izbruhe povzročijo naravni dogodki ali pa jih povzročijo ljudje. To se zgodi pri onesnaževanju vode ali ogrožanju dostopa do pitne vode in sanitarij.

Ustrezna in pravočasna rehidracijska terapija lahko zmanjša smrtnost na manj kot 1%. Zdravljenje z antibiotiki lahko zmanjša sproščanje vibrijev. Vendar nobeden od teh ukrepov ni bistveno spremenil širjenja bolezni.

Antibiotiki, ki se običajno uporabljajo pri odraslih, so antibiotiki skupine Doxycline in skupine Tetracycline. Pri nosečnicah se uporablja nitrofuran Furazolidon. Pri otrocih se priporočajo sulfametoksazol in trimetoprim (SMZ + TMP).

Temeljni element za nadzor nad epidemijami je ustrezno sanitarno upravljanje odpadnih voda in sanitarnih razmer na splošno. V tem smislu je kolera bolezen, povezana s stanjem revščine.

Prisotnost Vibrio cholerae v telesu odkrijejo z laboratorijskimi testi, kot je PCR, ELISA ali uporaba selektivnih gojišča.

Reference

  1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. in Martinez-Urtaza, J. (2017). Viri vibracij: mikrobni barometer podnebnih sprememb. Trends Microbiol. 25, 76-84.
  2. Faruque, S.M., Albert, M.J., in Mekalanos, J.J. (1998). Epidemiologija, genetika in ekologija toksigenikov Vibrio cholerae. Mikrobiologija in molekularna biologija Reviews.62 (4); 1301-1314.
  3. Faruque, S. M. in G. Balakrish Nair, G. B. (ur.). (2008). Vibrio cholerae Genomika in molekularna biologija. Caister Academic Press. Bangladeš. 218 str.
  4. Steklo R.I., Črna R.E. (1992) Epidemiologija kolere (str. 129-154). V: Barua D., Greenough W.B. (eds) Kolera. Aktualne teme v nalezljivih boleznih. Springer, Boston, New York.
  5. Kierek, K. in Watnick, P. I. (2003). Okoljske determinante razvoja biofilma Vibrio cholerae. Uporabna in okoljska mikrobiologija. 69 (9); 5079-5088.
  6. Perez-Rosas, N. in Hazent, T.C. (1989). In situ preživetje Vibrio cholerae in Escherichia coli v razvodju tropskega deževnega gozda. Uporabna in okoljska mikrobiologija. 55 (2): 495-499.
  7. Zuckerman, J.N., Rombo, L. in Fisch, A. (2017). Resnično breme in tveganje kolere: posledice za preprečevanje in nadzor. Lancet. Pregled nalezljivih bolezni. 7 (8): 521-530.