VIBRIO CHOLERAE: CHARAKTERISTIKA, MORFOLÓGIA, LOKALITA - BIOLÓGIE

Vibrio cholerae je fakultatívna, bičíkovitá, gramnegatívna anaeróbna baktéria. Tento druh je príčinou choroby cholery u ľudí. Toto črevné ochorenie spôsobuje ťažkú hnačku a môže byť príčinou smrti, ak nie je správne ošetrené. Ročne spôsobuje viac ako 100 000 úmrtí, väčšina u detí.

Cholera sa prenáša prostredníctvom kontaminovaného jedla a vody alebo kontaktom medzi ľuďmi. Liečba zahŕňa rehydratačnú terapiu a špecifické antibiotiká. Existujú relatívne úspešné orálne vakcíny.

Vibrio cholerae pozorované pod transmisným elektrónovým mikroskopom. Autor: Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), prostredníctvom Wikimedia Commons

Všeobecné charakteristiky

Vibrio cholerae je 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 rybníkoch, ktoré sú spojené s planktónom, riasami a zvieratami. Sú známe dva biotypy a niekoľko sérotypov.

biofilmy

Baktéria je súčasťou bakterioplanktónu vo vodných útvaroch, vo voľnej forme (vibrácie) aj v 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 plemená nesú gény, ktoré kódujú produkciu toxínu cholery (CT).

Ďalej zahŕňajú gény pre takzvaný kolonizačný faktor. Pilier je regulovaný toxínom (TCP) a regulačným proteínom (ToxR). Tento proteín koreguluje expresiu CT a TCP. Časť genetickej informácie, ktorá kóduje tieto faktory patogenity, je poskytovaná bakteriofágmi.

genóm

Jeho genóm sa skladá zo 4,03 Mb rozdelených do dvoch chromozómov nerovnomernej veľkosti. DNA sekvencia celého genómu kmeňa N16961 V. cholerae O1.

Zdá sa, že organizované sekvencie na chromozóme 1 sú zodpovedné za rôzne procesy. Medzi nimi je množenie DNA, delenie buniek, transkripcia génov, translácia proteínov a biosyntéza bunkových stien.

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

V rámci tejto baktérie bolo detegovaných najmenej sedem bakteriofágov alebo vláknitých fágov. Fágy sú parazitárne vírusy baktérií. Fágový CTX prispieva časťou sekvencie, ktorá kóduje syntézu toxínu cholery (CT). Je to kvôli lysogénnej premene,

Stručne povedané, patogenita určitých kmeňov Vibrio cholerae závisí od zložitého genetického systému patogénnych faktorov. Medzi nimi je kolonizačný faktor stĺpca, ktorý je regulovaný toxínom (TCP) a regulačným proteínom (ToxR), ktorý koreguluje expresiu CT a TCP.

nákaza

Keď ľudia konzumujú kontaminované jedlo alebo vodu, baktérie vstupujú do ich tráviaceho systému. Po dosiahnutí tenkého čreva masovo adheruje k epitelu.

Raz tam vylučuje toxín a spôsobuje biochemické procesy, ktoré spôsobujú hnačku. V tomto prostredí sa baktérie živia a rozmnožujú a uvoľňujú sa späť do životného prostredia výkaly. Jeho reprodukcia je dvojstranná.

Fylogenéza a taxonómia

Rod Vibrio obsahuje viac ako 100 opísaných druhov. Z nich 12 spôsobuje ochorenie u ľudí. Patrí do domény Bacteria, Proteobacteria phylum (skupina gama), radu Vibrionales, rodiny Vibrionaceae.

Vibrio cholerae je druh dobre definovaný biochemickými a DNA testami. Je 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 choroby.

Je známych viac ako 200 sérologických skupín Vibrio cholerae, ale doteraz sú toxické iba 01 a 0139. Každá séroskupina sa môže rozdeliť do rôznych antigénnych foriem alebo sérotypov. Medzi nimi sú Ogawa a Inaba alebo rôzne biotypy, ako napríklad klasický a Tor.

morfológia

Vibrio cholerae je bacil (baktéria v tvare tyčinky alebo tyčinky) dlhá 1,5 - 2 μm a šírka 0,5 μm. Má jeden bičík umiestnený na jednom zo svojich pólov. Má cytoplazmatickú membránu obklopenú tenkou stenou peptidoglykánu.

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

Vonkajšia membrána vyčnieva smerom k polysacharidovým reťazcom, ktoré sú zodpovedné za adhéznu kapacitu baktérií a vytvárajú biofilmy.

Okrem toho spolu s bunkovou stenou chráni cytoplazmu pred žlčovými soľami a hydrolytickými enzýmami produkovanými v ľudskom črevnom trakte.

habitat

Zaberá dva veľmi odlišné biotopy: vodné prostredie a ľudské črevo. Vo svojej voľnej fáze sa Vibrio cholerae darí v teplých vodách s nízkym obsahom solí.

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

Baktéria sa dokonca vyskytuje v tropických plážových oblastiach, vo vodách s 35% slanosťou a teplotou 25 ° C.

V suchých zónach a vo vnútrozemí Afriky bola hlásená prítomnosť patogénneho Vibrio cholerae. To naznačuje, že druh môže prežiť v oveľa väčšom rozsahu variácií biotopov, ako sa pôvodne predpokladalo.

Niektoré štúdie ukazujú, že Vibrio cholerae je divá baktéria nájdená v sladkovodných útvaroch v tropických dažďových pralesoch.

Reprodukcia a životný cyklus

Ako baktéria sa rozmnožuje binárnym štiepením alebo bipartíciou. Vibrio cholerae vo vode pretrváva ako voľné planktonické vibrácie alebo agregáty vibrácií.

Agregáty vibrácií tvoria biofilmy vo fytoplanktóne, zooplanktóne, hmote hmyzích vajíčok, exoskeletónoch, detritoch a dokonca aj na vodných rastlinách. Používajú chitín ako zdroj uhlíka a dusíka.

Biofilmy pozostávajú z naskladaných baktérií obklopených vodnými kanálmi, ktoré sú priľnuté k sebe a k substrátu vonkajšou produkciou polysacharidov. Je to tenká želatínová vrstva baktérií.

Environmentálne vibrácie sa prijímajú konzumáciou kontaminovaných potravín alebo vody. Akonáhle sa vo vnútri zažívacieho systému, baktérie kolonizujú epitel tenkého čreva.

Následne sa vibrio viaže na sliznicu pilisom a špecializovanými proteínmi. Potom začína množenie a vylučovanie toxínu cholery. Tento toxín podporuje hnačku, pri ktorej baktérie opäť 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 z fytoplanktónu.

Na asimiláciu železa tento druh vytvára siderofór vibriobaktín. Vibriobaktín je zlúčenina chelatujúca železo, ktorá rozpúšťa tento minerál a umožňuje jeho absorpciu aktívnym transportom.

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

Na druhej strane je to bakteriálny. To všetko mu priraďuje dôležitú úlohu ako súčasť bakterioplanktónu v mikrobiálnych slučkách alebo mikrobiálnych potravinových sieťach vo vodných ekosystémoch.

Vibrio cholerae vykonáva základné procesy trávenia potravy vonku prostredníctvom látok, ktoré vylučuje. Tento mechanizmus je podobný mechanizmu iných baktérií.

Druh pôsobí na substrát a spôsobuje rozpustenie esenciálnych minerálnych prvkov pre jeho výživu, ktoré sa následne absorbujú. Pri hľadaní a spracovaní potravín tiež napadajú iné baktérie. Môžu útočiť na ten istý druh, ale nie na svoj vlastný kmeň.

Na likvidáciu ďalších baktérií používa V. cholerae mechanizmus nazývaný vylučovací systém typu VI (T6SS). Tento systém je podobný harpúnu, ktorá preniká do bunkovej steny iných gramnegatívnych baktérií a spôsobuje ich odumretie.

Takto sa stanú dostupnými nutričné zlúčeniny týchto baktérií T6SS je podobný systému používanému bakteriofágmi na naočkovanie ich genetických informácií do bakteriálnych buniek. Tento systém pravdepodobne používa aj spoločnosť Vibrio cholerae na naočkovanie svojho toxínu v epitelových bunkách.

pathogen

Prenos

Baktérie sa prenášajú fekálno-orálnou cestou, buď z človeka na človeka, cez kontaminovanú vodu, predmety alebo jedlo. Cholera je výbušná, ak sa vyskytuje v populácii bez predchádzajúcej imunity.

Po celé roky sa predpokladalo, že hlavnou cestou prenosu choroby je príjem kontaminovanej vody. Dnes je známe, že existujú vozidlá, ktoré môžu byť vozidlami na prenos Vibrio cholerae. Niektoré z týchto potravín zahŕňajú: mušle, ustrice, mušle, krevety a kraby.

Je vyžadovaná vysoká dávka očkovacej látky, aby sa zdravý jedinec chorý, asi 10 ⁵ - 10 ⁸ baktérií. U oslabených alebo podvyživených jedincov však postačuje oveľa menšie množstvo inokula. Inkubačná doba ochorenia sa pohybuje od 6 hodín do 5 dní.

epidemiológia

Aj keď existujú informácie o epidémiách cholery od 14. storočia, prvé zdokumentované pandémie pochádzajú zo začiatku 19. storočia. V rokoch 1817 až 1923 sa vyskytlo najmenej šesť známych pandémií cholery spôsobených klasickým biotypom Vibrio cholerae.

Táto séria pandémií začala z Indie, hlavne z delty rieky Ganga. Po dosiahnutí Blízkeho východu sa rozšírila odtiaľ do Európy. Ďalšou cestou vstupu do Európy bolo Stredozemné more, cez karavany z Arábie. Z Európy to prišlo do Ameriky.

Od roku 1923 do roku 1961 pre toto ochorenie existovalo obdobie bez pandémie a boli známe iba miestne prípady cholery. Od roku 1961 sa znovu objavuje nový biotyp zvaný Tor, ktorý spôsobil siedmu pandémiu.

Od 90. rokov bolo identifikovaných viac ako 200 séroskupín a atypických foriem Tor. V roku 1991 sa vyskytla ôsma pandémia cholery. V súčasnosti sa prípady cholery obmedzujú najmä na regióny subsaharskej Afriky, Indie, juhovýchodnú Áziu a niektoré oblasti Karibiku. V týchto regiónoch sa stala endemická.

Forma žaloby

Baktérie produkujú niekoľko toxínov, ale klasické dehydratačné hnačkové príznaky choroby sú spôsobené enterotoxínom cholery (TC).

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

Enterotoxín sa viaže na bunky v črevnej sliznici prostredníctvom bakteriálnej pili a spôsobuje aktiváciu enzýmu adenylátcyklázy hnačku a dehydratáciu.

To vedie k zvýšenej produkcii intracelulárneho cyklického adenozínmonofosfátu, čo spôsobuje, že slizničné bunky pumpujú veľké množstvo vody a elektrolytov.

Vibrio cholerae uvoľňuje ďalšie toxíny, ako sú ZOT a ACE. Pôsobia tak, že neutralizujú bunky imunitného systému, ktoré sú schopné eliminovať vibrácie (prípad IgG). Môžu tiež neutralizovať enterotoxín cholery (prípad IgA).

Príznaky a liečba

Medzi príznaky patrí: hypovolemický šok, zvracanie, hnačka, acidóza, svalové kŕče, suchá pokožka, sklené alebo prepadnuté oči, vysoký srdcový rytmus, letargia a ospalosť.

V endemických oblastiach bola prítomnosť baktérií zistená u ľudí blízkych ľuďom s cholerou. Pacienti nevykazujú viditeľné príznaky choroby, čo naznačuje existenciu asymptomatických jedincov.

Cholere je možné predchádzať a existujú perorálne vakcíny, ktoré sú účinné proti tejto chorobe až do 60-66%. Ohniská však môžu byť spôsobené prírodnými udalosťami alebo ľuďmi. K tomu dochádza kontamináciou vody alebo obmedzením prístupu k bezpečnej vode a hygiene.

Adekvátna a včasná rehydratačná terapia môže znížiť úmrtnosť na menej ako 1%. Antibiotická liečba môže znížiť uvoľňovanie vibrácií. Žiadne z týchto liečebných opatrení však významne nezmenilo šírenie choroby.

Antibiotiká bežne používané u dospelých sú antibiotiká zo skupiny doxycyklín a tetracyklín. Nitrofuran furazolidón sa používa u tehotných žien. U detí sa odporúča sulfametoxazol a trimetoprim (SMZ + TMP).

Základným prvkom kontroly epidémií je primerané hygienické riadenie odpadových vôd a hygienické podmienky vo všeobecnosti. V tomto zmysle je cholera ochorením spojeným s chudobou.

Prítomnosť Vibrio cholerae v tele sa zisťuje pomocou laboratórnych testov, ako je PCR, test ELISA alebo použitie selektívnych kultivačných médií.

Referencie

Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, N. a Martinez-Urtaza, J. (2017). Vibrácie iné ako Cholera: mikrobiálny barometer klimatických zmien. Trendy Microbiol. 25, 76 - 84.
Faruque, SM, Albert, MJ a Mekalanos, JJ (1998). Epidemiológia, genetika a ekológia toxigénnych Vibrio cholerae. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie.62 (4); 1301-1314.
Faruque, SM a G. Balakrish Nair, GB (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genomika a molekulárna biológia. Caister Academic Press. Bangladéš. 218 s.
Glass RI, Black RE (1992) Epidemiology of Cholera (pp. 129-154). In: Barua D., Greenough WB (eds) Cholera. Aktuálne témy infekčnej choroby. Springer, Boston, New York.
Kierek, K. a Watnick, PI (2003). Environmentálne determinanty vývoja biofilmu Vibrio cholerae. Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. 69 (9); 5079-5088.
Perez-Rosas, N. a Hazent, TC (1989). In situ Survival Vibrio cholerae a Escherichia coli v povodí tropického dažďového pralesa. Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. 55 (2): 495 - 499.
Zuckerman, JN, Rombo, L. a Fisch, A. (2017). Skutočná záťaž a riziko cholery: dôsledky pre prevenciu a kontrolu. The Lancet. Prehľad infekčných chorôb. 7 (8): 521 - 530.

VIBRIO CHOLERAE: CHARAKTERISTIKA, MORFOLÓGIA, LOKALITA - BIOLÓGIE - 2026