Vibrio cholerae charakteristiky, taxonómia, morfológia, biotop



Vibrio cholerae Je to fakultatívna, bičíkovitá anaeróbna gramnegatívna baktéria. Tento druh je príčinou ochorenia cholery u ľudí. Toto črevné ochorenie spôsobuje závažnú hnačku a môže spôsobiť smrť, ak nie je adekvátne liečená. Spôsobuje viac ako 100 000 úmrtí ročne, väčšinou u detí.

Cholera sa prenáša kontaminovanou vodou a potravinami alebo prostredníctvom kontaktu medzi osobami. Liečba zahŕňa rehydratačnú terapiu a špecifické antibiotiká. Existujú vakcíny na perorálne podávanie relatívneho úspechu.

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Fylogenéza a taxonómia
  • 3 Morfológia
  • 4 Habitat
  • 5 Reprodukčný a životný cyklus
  • 6 Výživa
  • 7 Patogenéza
    • 7.1 Prenos
    • 7.2 Epidemiológia
    • 7.3 Spôsob konania
  • 8 Symptómy a liečba
  • 9 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Vibrio cholerae Je to jednobunkový organizmus s bunkovou stenou. Bunková stena je tenká, zložená z peptidoglykánu medzi dvoma fosfolipidovými membránami. Žije vo vodnom prostredí, najmä v ústiach riek a rybníkov, spojených s planktónom, riasami a zvieratami. Sú známe dva biotypy a niekoľko sérotypov.

biofilmy

Baktéria je súčasťou bakterioplanktónu vo vodných útvaroch, a to vo voľnej forme (vibrios) a na tenkých vrstvách (biofilmy) na organických povrchoch..

Tieto biofilmy sú tvorené skupinami baktérií obklopených vodnými kanálmi. Adhézia biofilmu je možná vďaka produkcii polysacharidov z vonkajšej membrány.

gény

Vibrio cholerae Má dva chromozómy vo forme plazmidov. Patogénne rasy majú gény, ktoré kódujú produkciu toxínu cholery (CT pre skratku v angličtine).

Okrem toho zahŕňajú gény pre takzvaný kolonizačný faktor. Pilus ko-regulovaný toxínom (TCP) a regulačným proteínom (ToxR). Tento proteín reguluje expresiu CT a TCP. Časť genetickej informácie, ktorá kóduje tieto faktory patogenity, je poskytovaná bakteriofágmi.

genóm

Jeho genóm sa skladá zo 4,03 Mb distribuovaných v dvoch chromozómoch nerovnakej veľkosti. DNA sekvencia celého genómu kmeňa N16961 V. cholerae O1.

Sekvencie organizované na chromozóme 1 sa zdajú byť zodpovedné za rôzne procesy. Medzi nimi, DNA multiplikácia, bunkové delenie, génová transkripcia, translácia proteínov a biosyntéza bunkovej steny. 

Na chromozóme 2 sa syntetizujú ribozomálne proteíny, ktoré sú zodpovedné za transport cukrov, iónov a aniónov, metabolizmus cukrov a opravu DNA..

V tejto baktérii bolo detegovaných najmenej sedem bakteriofágov alebo filamentóznych fágov. Fágy sú parazitické vírusy baktérií. Fág CTX poskytuje časť sekvencie, ktorá kóduje syntézu toxínu cholery (CT). Je to spôsobené lyzogénnou premenou,

Stručne povedané, patogenicita určitých kmeňov Vibrio cholerae závisí od komplexného genetického systému patogénnych faktorov. Medzi nimi faktor kolonizácie pilierom regulovaný toxínom (TCP) a regulačným proteínom (ToxR), ktorý reguluje expresiu CT a TCP. 

nákaza

Keď človek spotrebuje kontaminovanú potravu alebo vodu, baktérie vstupujú do jeho zažívacieho systému. Keď sa dostane do tenkého čreva, priľne k epitelu.

Akonáhle tam, to vylučuje toxín spôsobuje biochemické procesy, ktoré spôsobujú hnačku. V tomto prostredí baktérie vyživujú a rozmnožujú sa, pričom sa vracajú do média cez výkaly. Jeho reprodukcia je dvojstranná.

Fylogenéza a taxonómia

Pohlavie Vibrio zahŕňa viac ako 100 opísaných druhov. Z nich 12 spôsobuje ochorenia u ľudí. Patrí do oblasti Baktérie, kmeň Proteobacteria (gama skupina), poriadok Vibrionales, rodina Vibrionaceae.

Vibrio cholerae je to dobre definovaný druh biochemickými a DNA testami. Test pozitívny na katalázu a oxidázu; a nefermentuje laktózu.

Taliansky lekár Filippo Pacini ako prvý izoloval baktérie cholery v roku 1854. Pacini mu dal vedecký názov a identifikoval ho ako pôvodcu ochorenia..

Viac ako 200 séroskupín Vibrio cholerae, ale iba 01 a 0139 sú toxikogénne. Každá séroskupina môže byť rozdelená do rôznych antigénnych foriem alebo sérotypov. Medzi nimi sú Ogawa a Inaba, alebo rôzne biotypy ako klasika a Tor.

morfológia

Vibrio cholerae Je to bacilus (tyčinkovité alebo tyčinkovité baktérie) dlhé 1,5-2 μm a široký 0,5 μm. Má jeden flagelo umiestnené v jednom zo svojich pólov. Má cytoplazmatickú membránu obklopenú tenkou stenou peptidoglykánu.

Vonkajšia membrána má komplexnejšiu štruktúru tvorenú fosfolipidmi, lipoproteínmi, lipopolysacharidmi a polysacharidovými reťazcami..

Vonkajšia membrána premieta reťazce polysacharidov, ktoré sú zodpovedné za adhéznu kapacitu baktérií a vytvárajú biofilmy.

Okrem toho, vedľa bunkovej steny, chráni cytoplazmu pred žlčovými soľami a hydrolytickými enzýmami produkovanými črevným traktom ľudskej bytosti..

habitat

Zaberá dva veľmi odlišné biotopy: vodné prostredie a ľudské črevá. Vo svojej voľnej fáze, Vibrio cholerae vyvíja sa v teplých vodách s nízkou slanosťou.

Môže žiť v riekach, jazerách, rybníkoch, ústiach riek alebo v mori. Je endemický v Afrike, Ázii, Južnej Amerike a Strednej Amerike. Potom ako parazit obývajú tenké črevo človeka.

Baktérie sa nachádzajú aj v tropických plážach, vo vodách s 35% slanosťou a teplotami 25 ° C.

Prítomnosť Vibrio cholerae patogénov v suchých oblastiach a vo vnútrozemí v Afrike. To naznačuje, že druh môže prežiť v amplitúde variácie biotopu oveľa vyššie, než sa pôvodne predpokladalo..

Niektoré štúdie to ukazujú  Vibrio cholerae Je to divoká baktéria v telách sladkej vody v tropických lesoch.

Reprodukčný a životný cyklus

Keďže ide o baktériu, reprodukuje sa binárnym štiepením alebo bipartíciou. Vibrio cholerae pretrváva vo vode ako voľné planktónové vibrios alebo vibrios agregates.

Súhrny vibrácií vytvárajú biofilmy vo fytoplanktóne, zooplanktóne, vaječných hmotách hmyzu, exoskeletoch, detritoch a dokonca aj na vodných rastlinách. Používajú chitín ako zdroj uhlíka a dusíka.

Biofilmy sa skladajú z naskladaných baktérií obklopených vodnými kanálmi, navzájom priľnutých a na substráte externou produkciou polysacharidov. Je to tenká želatínová vrstva baktérií.

Environmentálne vibrácie sa prijímajú konzumáciou kontaminovaných potravín alebo vody. Keď sa baktérie nachádzajú v tráviacom systéme, kolonizujú epitel tenkého čreva.

Následne sa vibrio pripojí na sliznicu pomocou pili a špecializovaných proteínov. Potom začne jeho množenie a vylučovanie toxínu cholery. Tento toxín podporuje hnačku, s ktorou baktérie vstupujú do vonkajšieho prostredia.

výživa

Táto baktéria má metabolizmus založený na fermentácii glukózy. Vo voľnom stave získava potravu vo forme uhlíka a dusíka z rôznych organických zdrojov. Niektoré z nich sú chitín alebo uhlík vylučovaný riasami fytoplanktónu.

Na asimiláciu železa tento druh produkuje siderofor vibriobaktín. Vibriobactin je železo chelatačná zlúčenina, ktorá rozpúšťa tento minerál, ktorý umožňuje jeho absorpciu aktívnym transportom.

Vo vodnom prostredí plní dôležité funkcie súvisiace s výživou v ekosystéme. Prispieva k remineralizácii organického uhlíka a minerálnych živín.

Na druhej strane je bakterivorózny. To všetko prisudzuje dôležitú úlohu ako súčasť bakterioplanktónu v mikrobiálnych slučkách alebo mikrobiálnych trofických sieťach vo vodných ekosystémoch..

Vibrio cholerae vykonáva základné procesy, aby strávil svoje jedlo vonku, cez látky, ktoré vylučuje. Tento mechanizmus je podobný mechanizmu iných baktérií.

Druhy pôsobia na substrát, čo spôsobuje rozpúšťanie minerálnych prvkov nevyhnutných pre jeho výživu, ktoré sú následne absorbované. Tiež pri vyhľadávaní a spracovaní potravín útočia na iné baktérie. Môžu napadnúť ten istý druh, ale nie vlastný kmeň.

Zabiť ďalšie baktérie, V. cholerae využíva mechanizmus nazývaný sekrečný systém typu VI (T6SS). Tento systém je podobný harpúne, ktorá preniká do bunkovej steny iných gramnegatívnych baktérií spôsobujúcich ich smrť.

Dostupné sú teda výživové zlúčeniny týchto baktérií.T6SS je podobný systému používanému bakteriofágmi na inokuláciu ich genetickej informácie v bakteriálnych bunkách. Tento systém je tiež možné použiť Vibrio cholerae inokulovať jeho toxín v epitelových bunkách.

pathogen

prevodovka

Baktérie sa prenášajú fekálne-orálnou cestou, buď osobou na osobu, vodou, predmetmi alebo kontaminovanými potravinami. Cholera je výbušná, keď sa vyskytuje v populácii bez predchádzajúcej imunity.

Celé roky sa predpokladalo, že hlavnou cestou prenosu ochorenia je požitie kontaminovanej vody. Dnes je známe, že existujú potraviny, ktoré môžu byť vozidlami na prenos Vibrio cholerae. Niektoré z týchto potravín patrí: mušle, ustrice, mušle, krevety a kraby.

Vysoká dávka inokula je potrebná na to, aby bol zdravý jedinec chorý, asi 10%5 - 108 baktérie. Avšak oveľa menšie množstvo inokula je postačujúce u oslabených alebo podvyživených jedincov. Inkubačná doba ochorenia sa pohybuje od 6 hodín do 5 dní.

epidemiológia

Aj keď sú informácie o epidémiách cholery od 14. storočia, prvé zdokumentované pandémie pochádzajú zo začiatku 19. storočia. Medzi rokmi 1817 a 1923 existovalo najmenej šesť známych chanderových pandémií, spôsobených klasickým biotypom Vibrio cholerae.

Táto séria pandémií začala v Indii, najmä z delty rieky Gangy. Keď sa dostal na Blízky východ, rozšíril sa odtiaľ do Európy. Ďalší spôsob, ako vstúpiť do Európy, bolo Stredomorie, cez karavany z Arábie. Z Európy prišiel do Ameriky.

V rokoch 1923 až 1961 bolo obdobie bez pandémií tohto ochorenia a boli známe iba lokálne prípady cholery. Od roku 1961 sa objavuje s novým biotypom s názvom Tor, ktorý spôsobil siedmu pandémiu.

Od deväťdesiatych rokov minulého storočia bolo identifikovaných viac ako 200 séroskupín a atypických foriem Tor. V roku 1991 nastala ôsma pandémia cholery. V súčasnosti sú prípady cholery obmedzené najmä na regióny subsaharskej Afriky, Indie, juhovýchodnej Ázie a niektorých oblastí Karibiku. V týchto regiónoch sa stala endemickou.

Forma konania

Baktéria produkuje niekoľko toxínov, ale klasické diarrhoické dehydratačné symptómy ochorenia sú spôsobené enterolínom cholery (CT).

Je tvorená netoxickou podjednotkou B a enzymaticky aktívnou podjednotkou A. Podjednotka B pôsobí na receptory epitelových buniek tenkého čreva. Podjednotka A aktivuje adenylát cyklázu.

Enterotoxín sa viaže na bunky črevnej sliznice cez bakteriálnu pili a spôsobuje hnačku a dehydratáciu aktiváciou enzýmu adenylátcyklázy..

To vedie k zvýšenej produkcii intracelulárneho cyklického adenozínmonofosfátu, ktorý spôsobuje, že bunky hlienu pumpujú veľké množstvá vody a elektrolytov..

Vibrio cholerae uvoľňuje iné toxíny ako ZOT a ACE. Pôsobia neutralizujúcimi bunkami imunitného systému, ktoré sú schopné eliminovať vibrios (prípad IgG). Môžu tiež neutralizovať enterotoxín cholery (prípad IgA).

Symptómy a liečba

Medzi symptómy patrí: hypovolemický šok, vracanie, hnačka, acidóza, svalové kŕče, suchá koža, glazované alebo potopené oči, vysoká srdcová frekvencia, letargia a ospalosť.

V endemických oblastiach sa prítomnosť baktérií zistila u ľudí blízko pacientov s cholerou. Pacienti nemajú žiadne viditeľné príznaky ochorenia, čo poukazuje na existenciu asymptomatických jedincov.

Cholere sa dá predísť a existujú účinné perorálne vakcíny proti chorobe až do 60-66%. Ohniská však môžu byť spôsobené prírodnými udalosťami alebo spôsobené ľuďmi. K tomu dochádza pri znečisťovaní vody alebo ohrozovaní prístupu k pitnej vode a sanitácii.

Vhodná a včasná rehydratačná terapia môže znížiť mortalitu na menej ako 1%. Liečba antibiotikami môže znížiť uvoľňovanie vibrios. Žiadne z týchto liečebných opatrení však významne nezmenilo šírenie choroby.

Antibiotiká bežne používané u dospelých sú antibiotiká skupiny Doxycline a Tetracycline. U žien, ktoré sú tehotné, sa používa nitrofurán furazolidón. U detí sa odporúča sulfametoxazol a trimetoprim (SMZ + TMP).

Základným prvkom kontroly epidémií je adekvátne hygienické riadenie odpadových vôd a hygienických podmienok vo všeobecnosti. V tomto zmysle je cholera ochorenie spojené s podmienkami chudoby.

Prítomnosť Vibrio cholerae v tele sa zisťuje laboratórnymi testami, ako je PCR, ELISA alebo použitie selektívneho kultivačného média.

referencie

  1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. a Martinez-Urtaza, J. (2017). Non-cholera vibrios: mikrobiálny barometer klimatických zmien. Trends Microbiol. 25, 76-84.
  2. Faruque, S. M., Albert, M. J. a Mekalanos, J. J. (1998). Epidemiológia, genetika a ekológia Toxigenic Vibrio cholerae. Mikrobiológia a recenzie molekulárnej biológie.62 (4); 1301-1314.
  3. Faruque, S. M. a G. Balakrish Nair, G. B. (Eds.). (2008). Vibrio cholerae Genomika a molekulárna biológia. Caister Academic Press. Bangladéš. 218 s.
  4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Epidemiológia cholery (s. 129-154). v: Barua D., Greenough W.B. (eds) Cholera. Aktuálne témy infekčnej choroby. Springer, Boston, New York.
  5. Kierek, K. a Watnick, P. I. (2003). Environmentálne determinanty vývoja Vibrio cholerae Biofilm. Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. 69 (9); 5079-5088.
  6. Perez-Rosas, N. a Hazent, T.C. (1989). In Situ Survival of Vibrio cholerae a Escherichia coli v tropickom dažďovom pralese Watershed. Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. 55 (2): 495-499.
  7. Zuckerman, J. N., Rombo, L. a Fisch, A. (2017). Skutočné zaťaženie a riziko cholery: dôsledky pre prevenciu a kontrolu. Lancet. Prehľad infekčných chorôb. 7 (8): 521-530.