Vibrio cholerae karakteristika, taxonomi, morfologi, habitat



Vibrio cholerae Det er en fakultativ, flagelleret anaerob Gram-negativ bakterie. Arten er årsagen til kolera sygdom hos mennesker. Denne tarmsygdom forårsager alvorlig diarré og kan forårsage død, hvis den ikke behandles tilstrækkeligt. Årsager mere end 100.000 dødsfald om året, hovedsagelig hos børn.

Kolera overføres via forurenet vand og mad eller gennem personlig kontakt. Behandlingen omfatter rehydreringsterapi og specifikke antibiotika. Der er vacciner af oral administration af relativ succes.

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 Phylogeni og taksonomi
  • 3 Morfologi
  • 4 habitat
  • 5 Reproduktion og livscyklus
  • 6 Ernæring
  • 7 patogenese
    • 7.1 Transmission
    • 7.2 Epidemiologi
    • 7.3 Handlingsmåde
  • 8 Symptomer og behandling
  • 9 Referencer

Generelle egenskaber

Vibrio cholerae Det er en ensartet organisme med en cellevæg. Cellevæggen er tynd, sammensat af peptidoglycan mellem to phospholipidmembraner. Det lever i vandmiljøer, især flodmundinger og damme, der er forbundet med plankton, alger og dyr. To biotyper og flere serotyper er kendt.

biofilm

Bakterien er en del af bakterioplanktonet i vandkroppe, både i fri form (vibrios) og dannelse af tynde film (biofilm) på organiske overflader.

Disse biofilmer består af grupper af bakterier omgivet af vandkanaler. Vedhæftningen af ​​biofilmen er mulig takket være fremstillingen af ​​polysaccharider fra den ydre membran.

gener

Vibrio cholerae Den har to kromosomer i form af plasmider. Patogene løb har gener, der koder for produktion af koleratoxin (CT for dets akronym på engelsk).

Derudover omfatter de gener til den såkaldte koloniseringsfaktor. Pilus co-reguleret af toksin (TCP) og et regulerende protein (ToxR). Dette protein co-regulerer ekspressionen af ​​CT og TCP. En del af den genetiske information, der koder for disse patogenicitetsfaktorer, tilvejebringes af bakteriofager.

genom

Dens genom er sammensat af 4,03 Mb fordelt i to kromosomer af ulige størrelse. DNA sekvensen af ​​hele genomet stamme N16961 af V. cholerae O1.

Sekvenserne organiseret på kromosom 1 synes at være ansvarlige for forskellige processer. Blandt disse er DNA-multiplikation, celledeling, gentranskription, proteinoversættelse og cellevægsbiosyntese. 

På kromosom 2 syntetiseres ribosomale proteiner, som er ansvarlige for transport af sukkerarter, ioner og anioner, metabolisme af sukkerarter og reparation af DNA.

Inden for denne bakterie er mindst 7 bakteriofager eller filamentøse fager blevet detekteret. Fager er parasitære vira af bakterier. Fag CTX tilvejebringer en del af sekvensen, som koder for syntesen af ​​koleratoxin (CT). Dette skyldes den lysogene omdannelse,

Kort sagt, patogeniciteten af ​​visse stammer af Vibrio cholerae det afhænger af et komplekst genetisk system af patogene faktorer. Blandt dem er koloniseringsfaktorens faktor co-reguleret af toksin (TCP) og et regulatorisk protein (ToxR), der samregulerer udtrykket af CT og TCP. 

afsmitning

Når mennesket bruger forurenet mad eller vand, kommer bakterierne ind i hans fordøjelsessystem. Når den når tyndtarmen, klæber den en masse til epitelet.

En gang der udskiller det toksinet, der forårsager de biokemiske processer, der forårsager diarré. I dette miljø nærer og reproducerer bakterierne, der frigives igen i mediet gennem fæces. Dens reproduktion er ved bipartition.

Phylogeni og taksonomi

Kønnet Vibrio indeholder mere end 100 arter beskrevet. Af disse 12 forårsager sygdomme hos mennesker. Tilhører domænet Bakterier, phylum Proteobacteria (gamma group), bestil Vibrionales, family Vibrionaceae.

Vibrio cholerae Det er en veldefineret art ved biokemiske og DNA-test. Test positive for katalase og oxidase; og det gærer ikke laktose.

Den italienske læge Filippo Pacini var den første til at isolere kolera bakterier i 1854. Pacini gav det et videnskabeligt navn og identificerede det som sygdomsfremkaldende middel.

Mere end 200 serogrupper af Vibrio cholerae, men til dato er kun 01 og 0139 toksikogene. Hver serogruppe kan opdeles i forskellige antigenformer eller serotyper. Blandt disse er Ogawa og Inaba, eller forskellige biotyper som klassikeren og Tor.

morfologi

Vibrio cholerae Det er en bacillus (stangformet eller stangformet bakterier) på 1,5-2 μm lang og 0,5 μm bred. Det har en enkelt flagelo placeret i en af ​​sine poler. Den har en cytoplasmisk membran omgivet af en tynd væg af peptidoglycan.

Den ydre membran har en mere kompleks struktur dannet af phospholipider, lipoproteiner, lipopolysaccharider og polysaccharidkæder.

Den ydre membran projekterer mod kæder af polysaccharider, som er ansvarlige for bakteriernes vedhæftningskapacitet og udgør biofilmer.

Derudover beskytter den ved siden af ​​cellevæggen cytoplasmaet fra galdesaltene og hydrolytiske enzymer produceret af tarmkanalen hos mennesket.

levested

Det rummer to meget forskellige levesteder: vandmiljøer og menneskelige tarm. I sin frie fase, Vibrio cholerae det udvikler sig i varmt vand med lav saltholdighed.

Det kan leve i floder, søer, damme, flodmundinger eller i havet. Det er endemisk i Afrika, Asien, Sydamerika og Mellemamerika. Derefter bevæger den sig som en parasit i tyndtarmen hos mennesker.

Bakterierne kan findes selv i områder af tropiske strande, i farvande med 35% saltholdighed og temperaturer på 25 ° C.

Tilstedeværelsen af Vibrio cholerae patogener i tørre områder og indland i Afrika. Dette indikerer, at arten kan overleve i en amplitude af habitat variation meget højere end tidligere troet..

Nogle undersøgelser viser det  Vibrio cholerae Det er en vild bakterie i krop af ferskvand i tropiske skove.

Reproduktion og livscyklus

At være en bakterie, gengives den ved binær fission eller bipartition. Vibrio cholerae fortsætter i vandet som fri plankton vibrios eller vibrios aggregater.

Aggregaterne af vibrios danner biofilmer i fytoplankton, zooplankton, insekt ægmasser, exoskeletoner, detritus og endog på vandplanter. De bruger chitin som kilde til kulstof og nitrogen.

Biofilm består af stablede bakterier omgivet af vandkanaler, klæbet til hinanden og på substratet ved ekstern produktion af polysaccharider. Det er et tyndt gelatinøst lag af bakterier.

De miljømæssige vibrios indtages via forbruget af forurenet mad eller vand. En gang inden i fordøjelsessystemet kolonner bakterierne tyndtarmens epitel.

Efterfølgende er vibrio fastgjort til slimhinden ved hjælp af pili og specialiserede proteiner. Derefter begynder det sin multiplikation og udskillelsen af ​​kolera toksinet. Dette toksin fremmer diarré, hvormed bakterierne genindsætter det ydre miljø.

ernæring

Denne bakterie har et stofskifte baseret på fermentering af glucose. I fri tilstand opnår den sin mad i form af kulstof og nitrogen fra forskellige organiske kilder. Nogle af disse er chitin eller kulsyre udstødt af fytoplanktonalger.

Til assimilering af jern producerer arten siderophor vibriobactin. Vibriobactin er en jernkelaterende forbindelse, der opløser dette mineral, så det kan absorberes ved aktiv transport.

I vandmiljøer opfylder den vigtige funktioner i forbindelse med ernæring i økosystemet. Bidrar til remineralisering af organiske kulstof og mineralske næringsstoffer.

På den anden side er det bakterivirøs. Alt dette tildeler en relevant rolle som led i bakterioplankton i mikrobielle loops eller mikrobielle trofiske netværk i akvatiske økosystemer.

Vibrio cholerae udfører de grundlæggende processer for at fordøje sin mad udenfor gennem de stoffer, den udskiller. Denne mekanisme ligner den hos andre bakterier.

Arten virker på substratet, der forårsager opløsningen af ​​mineralelementerne, der er afgørende for dets ernæring, som efterfølgende absorberes. Også i søgning og forarbejdning af mad angriber de andre bakterier. De kan angribe den samme art, men ikke deres egen belastning.

At dræbe andre bakterier, V. cholerae anvender en mekanisme kaldet Type VI sekretionssystem (T6SS). Dette system ligner en harpun, der trænger ind i cellevæggen af ​​andre gramnegative bakterier, der forårsager deres død.

Således er næringsforbindelserne af disse bakterier tilgængelige. T6SS ligner det system, der anvendes af bakteriofager til at inokulere deres genetiske informationer i bakterieceller. Dette system bruges muligvis også af Vibrio cholerae at inokulere dets toksin i epithelcellerne.

pathogeny

transmission

Bakterierne overføres via fækal-oral vej, enten person til person, ved vand, genstande eller forurenet mad. Kolera er eksplosiv, når det forekommer i en population uden tidligere immunitet.

I årevis blev det antaget, at sygdomsoverførselens hovedvej var indtagelse af forurenet vand. I dag er det kendt, at der er fødevarer, der kan være køretøjer til transmission af Vibrio cholerae. Nogle af disse fødevarer omfatter: muslinger, østers, muslinger, rejer og krabber.

En høj dosis inokulum er nødvendig for at gøre en sund person syg, ca. 105 - 108 bakterier. Imidlertid er en meget mindre mængde inokulum tilstrækkelig hos svækkede eller underernærede individer. Inkubationsperioden for sygdommen varierer fra 6 timer til 5 dage.

epidemiologi

Selvom der er information om koleraepidemier siden det 14. århundrede, dateres de første dokumenterede pandemier tilbage til begyndelsen af ​​1800-tallet. Mellem 1817 og 1923 var der mindst seks kendte kolera pandemier, der var forårsaget af den klassiske biotype af Vibrio cholerae.

Denne serie af pandemier startede i Indien, hovedsagelig fra Ganges River Delta. Når den nåede til Mellemøsten, blev den udvidet derfra til Europa. En anden måde at komme ind på i Europa var Middelhavet gennem campingvogne fra Arabien. Fra Europa ankom i Amerika.

Fra 1923 til 1961 var der en periode fri for pandemier af denne sygdom, og kun lokale tilfælde af kolera var kendt. Fra 1961 vises det igen med en ny biotype kaldet Tor, der forårsagede den syvende pandemi.

Siden 1990'erne er der blevet identificeret mere end 200 serogrupper og atypiske former for Tor. I 1991 opstod den ottende kolera pandemi. For øjeblikket er kolera sager primært begrænset til regioner i Afrika syd for Sahara, Indien, Sydøstasien og nogle områder i Caribien. I disse regioner er det blevet endemisk.

Handlingsform

Bakterien producerer adskillige toksiner, men de klassiske diarré dehydrerende symptomer på sygdommen er forårsaget af kolera enterotoxin (CT).

Den dannes af en ikke-toksisk subunit B og en enzymatisk aktiv underenhed A. B-underenheden virker på receptoren af ​​tyndtarmens epitelceller. Subunit A aktiverer adenylatcyklase.

Enterotoxinet binder til cellerne i tarmslimhinden gennem bakteriepili og forårsager diarré og dehydrering ved at aktivere adenylatcyklaseenzymet.

Dette fører til en øget produktion af intracellulært cyclisk adenosinmonophosphat, hvilket får slimceller til at pumpe store mængder vand og elektrolytter..

Vibrio cholerae frigiver andre toksiner som ZOT og ACE. De virker ved at neutralisere celler i immunsystemet, der er i stand til at eliminere vibrios (IgG-tilfælde). De kan også neutralisere kolera enterotoxin (IgA tilfælde).

Symptomer og behandling

Blandt symptomerne er: hypovolemisk shock, opkastning, diarré, acidose, muskelkramper, tør hud, glaserede eller sunkne øjne, høj puls, sløvhed og døsighed.

I endemiske områder er forekomsten af ​​bakterier blevet påvist hos mennesker tæt på kolera patienter. Patienter har ingen synlige symptomer på sygdommen, hvilket indikerer eksistensen af ​​asymptomatiske individer.

Kolera er forebygges, og der er effektive orale vacciner mod sygdommen op til 60-66%. Udbrud kan dog være forårsaget af naturlige hændelser eller forårsaget af mennesker. Dette sker ved forurenende vand eller kompromitterende adgang til drikkevand og sanitet.

Passende og rettidig rehydreringsterapi kan reducere dødeligheden til mindre end 1%. Behandling med antibiotika kan nedsætte frigivelsen af ​​vibrios. Imidlertid har ingen af ​​disse behandlingsforanstaltninger ændret sygdommens spredning betydeligt.

De antibiotika, der almindeligvis anvendes til voksne, er dem fra Doxyclin og Tetracyclin-gruppen. Hos kvinder, der er gravide, anvendes nitrofuran furazolidon. Hos børn anbefales sulfamethoxazol og trimetoprim (SMZ + TMP).

Et grundlæggende element i bekæmpelsen af ​​epidemier er den tilstrækkelige sanitære forvaltning af spildevand og sanitære forhold generelt. I denne forstand er kolera en sygdom forbundet med fattigdomsbetingelser.

Tilstedeværelsen af Vibrio cholerae i kroppen detekteres med laboratorietester såsom PCR, ELISA eller anvendelsen af ​​selektive kulturmedier.

referencer

  1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. og Martinez-Urtaza, J. (2017). Ikke-kolera vibrios: Det mikrobielle barometer af klimaændringer. Trends Microbiol. 25, 76-84.
  2. Faruque, S. M., Albert, M.J., and Mekalanos, J.J. (1998). Epidemiologi, genetik og økologi af toksigenisk Vibrio cholerae. Mikrobiologi og molekylærbiologi Anmeldelser.62 (4); 1301-1314.
  3. Faruque, S. M. og G. Balakrish Nair, G. B. (Eds.). (2008). Vibrio cholerae Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 s.
  4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Cholera Epidemiology (s. 129-154). i: Barua D., Greenough W.B. (eds) Kolera. Aktuelle emner i smitsomme sygdomme. Springer, Boston, New York.
  5. Kierek, K. og Watnick, P. I. (2003). Miljøbestemmende for Vibrio cholerae Biofilmudvikling. Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. 69 (9); 5079-5088.
  6. Perez-Rosas, N. og Hazent, T.C. (1989). I Situ Overlevelse af Vibrio cholerae og Escherichia coli i en Tropical Rain Forest Watershed. Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. 55 (2): 495-499.
  7. Zuckerman, J. N., Rombo, L. og Fisch, A. (2017). Den sande byrde og risiko for kolera: konsekvenser for forebyggelse og kontrol. The Lancet. Infectious Diseases Review. 7 (8): 521-530.