Vibrio cholerae egenskaper, taksonomi, morfologi, habitat

Vibrio cholerae Det er en fakultativ, flagellert anaerob Gram-negativ bakterie. Arten er årsaken til kolera sykdom hos mennesker. Denne tarmsykdommen forårsaker alvorlig diaré og kan forårsake død hvis den ikke behandles tilstrekkelig. Forårsaker mer enn 100.000 dødsfall per år, hovedsakelig hos barn.

Kolera overføres via forurenset vann og mat eller gjennom personlig kontakt. Behandlingen inkluderer rehydreringsterapi og spesifikke antibiotika. Det er vaksiner av oral administrering av relativ suksess.

index

• 1 Generelle egenskaper
• 2 Phylogeni og taksonomi
• 3 Morfologi
• 4 habitat
• 5 Reproduksjon og livssyklus
• 6 Ernæring
• 7 patogenese
  • 7.1 Overføring
  • 7.2 Epidemiologi
  • 7.3 Handlingsform
• 8 Symptomer og behandling
• 9 referanser

Generelle egenskaper

Vibrio cholerae Det er en ensartet organisme med en cellevegg. Cellevegget er tynt, sammensatt av peptidoglykan mellom to fosfolipidmembraner. Den lever i vannmiljøer, spesielt elvemasser og dammer, forbundet med plankton, alger og dyr. To biotyper og flere serotyper er kjent.

biofilm

Bakterien er del av bacterioplankton vannorganismer, både i fri form (vibriotyper) som danner tynne filmer (biofilm) på organiske overflater.

Disse biofilmene består av grupper av bakterier omgitt av vannkanaler. Bindingen av biofilmen er mulig takket være produksjonen av polysakkarider fra yttermembranen.

gener

Vibrio cholerae Den har to kromosomer i form av plasmider. Patogene raser har gener som koder for produksjon av koleratoksin (CT for akronym på engelsk).

I tillegg inkluderer de gener for den såkalte koloniseringsfaktoren. Pilusen er samregulert med toksin (TCP) og et regulatorisk protein (ToxR). Dette proteinet regulerer uttrykket av CT og TCP. En del av den genetiske informasjonen som koder for disse patogenitetsfaktorene, er gitt av bakteriofager.

genom

Dens genom er sammensatt av 4,03 Mb fordelt i to kromosomer av ulik størrelse. DNA-sekvensen av hele genomet av stamme N16961 av V. cholerae O1.

Sekvensene som er organisert på kromosom 1 ser ut til å være ansvarlige for forskjellige prosesser. Blant disse er DNA-multiplikasjon, celledeling, gen-transkripsjon, protein-oversettelse og celleveggbiosyntese. 

På kromosom 2 ribosomale proteiner, som er ansvarlig for transport av sukkere, ioner og anioner, er det sukkerstoffskiftet og DNA-reparasjon syntetisert.

Innenfor denne bakterien er minst 7 bakteriofager eller filamentøse fager blitt detektert. Fager er parasitære virus av bakterier. Fag CTX er en del av sekvensen som koder for syntese av koleratoksin (CT). Dette skyldes lysogen konvertering,

Kort sagt, patogeniteten til visse stammer av Vibrio cholerae det avhenger av et komplekst genetisk system av patogene faktorer. Blant dem er koloniseringsfaktorens faktor co-regulert av toksin (TCP) og et regulatorisk protein (ToxR) som samregulerer uttrykket av CT og TCP. 

smitte

Når mennesket bruker forurenset mat eller vann, kommer bakteriene inn i fordøyelsessystemet. Når den når tynntarmen, holder den en masse til epitelet.

En gang der, skiller det ut giftet som forårsaker de biokjemiske prosessene som forårsaker diaré. I dette miljøet nærer og reproducerer bakteriene, blir frigjort igjen i mediet gjennom avføringen. Dens reproduksjon er ved bipartisjon.

Phylogeny og taksonomi

Kjønn vibrio inneholder mer enn 100 arter beskrevet. Av disse forårsaker 12 sykdommer hos mennesker. Tilhører domenet Bakterier, phylum Proteobacteria (gamma group), rekkefølge Vibrionales, familie Vibrionaceae.

Vibrio cholerae Det er en veldefinert art ved biokjemiske og DNA-tester. Test positiv for katalase og oksidase; og det gjærer ikke laktose.

Den italienske legen Filippo Pacini var den første som isolerte kolera bakterier i 1854. Pacini ga det et vitenskapelig navn og identifiserte det som forårsaker av sykdommen.

Mer enn 200 serogrupper av Vibrio cholerae, men til dato er bare 01 og 0139 toksikogene. Hver serogruppe kan deles inn i forskjellige antigenformer eller serotyper. Blant disse er Ogawa og Inaba, eller forskjellige biotyper som den klassiske og Tor.

morfologi

Vibrio cholerae Det er en bacillus (stangformet eller stavformet bakterier) på 1,5-2 μm lang og 0,5 μm bred. Den har en enkelt flagelo som ligger i en av polene. Den har en cytoplasmisk membran omgitt av en tynn vegg av peptidoglykan.

Ytre membranen har en mer kompleks struktur dannet av fosfolipider, lipoproteiner, lipopolysakkarider og polysakkaridkjeder.

Yttermembranen prosjekterer mot kjeder av polysakkarider som er ansvarlige for bæreevne av bakterier og danner biofilmer.

Videre, med celleveggen, beskytter det cytoplasma av gallesalter og hydrolytiske enzymer produsert av tarmkanalen hos mennesker.

habitat

Den har to svært forskjellige habitater: vannmiljøer og menneskelige tarm. I sin frie fase, Vibrio cholerae det utvikler seg i varmt vann med lav saltholdighet.

Den kan leve i elver, innsjøer, dammer, elvemunning eller i sjøen. Det er endemisk i Afrika, Asia, Sør-Amerika og Mellom-Amerika. Så som en parasitt bevarer den tynntarmen til mennesker.

Bakteriene kan bli funnet selv i områder av tropiske strender, i farvann med 35% saltholdighet og temperaturer på 25 ° C.

Tilstedeværelsen av Vibrio cholerae patogener i tørre områder og innlandet i Afrika. Dette indikerer at arten kan overleve i en amplitude av habitatvariasjon mye høyere enn tidligere antatt..

Noen studier viser det  Vibrio cholerae Det er en vill bakterie i kroker av ferskvann i tropiske skoger.

Reproduksjon og livssyklus

Å være en bakterie, reagerer den ved binær fisjon eller bipartisjon. Vibrio cholerae fortsetter i vannet som frie plankton vibrios eller vibrios aggregater.

Vibriotyper ansamlinger danner biofilmer på fytoplankton, zooplankton, eggmasser insekt eksoskjeletter, detritus og til og med på vannplanter. De bruker kitin som en kilde til karbon og nitrogen.

Biofilmer består av stablede bakterier omgitt av vannkanaler, blir bundet sammen og til substratet med den ytre produksjon av polysakkarider. Det er et tynt gelatinøst lag av bakterier.

Miljøvibriene inntas gjennom forbruk av forurenset mat eller vann. En gang inne i fordøyelsessystemet, koloniserer bakteriene epitel av tynntarmen.

Deretter er vibrio festet til slimhinnen ved hjelp av pili og spesialiserte proteiner. Deretter begynner det sin multiplikasjon og utskillelsen av kolera toksin. Dette toksinet fremmer diaré som bakteriene reagerer på i det ytre miljøet.

ernæring

Denne bakterien har en metabolisme basert på fermentering av glukose. I fri tilstand oppnår den sin mat i form av karbon og nitrogen fra forskjellige organiske kilder. Noen av disse er kitin eller karbon utstødt av fytoplanktonalger.

For assimilering av jern produserer arten siderophor vibriobactin. Vibriobactin er en jernkelaterende forbindelse som oppløser dette mineral, slik at det kan absorberes ved aktiv transport.

I vannmiljøer oppfyller det viktige funksjoner knyttet til ernæring i økosystemet. Bidrar til remineralisering av organiske karbon- og mineralske næringsstoffer.

På den annen side er det bakterievann. Alt dette tilordner en relevant rolle som en del av bakterioplankton i mikrobielle looper eller mikrobielle trofiske nettverk i akvatiske økosystemer.

Vibrio cholerae utfører de grunnleggende prosessene for å fordøye maten utenfor, gjennom stoffene som den skiller ut. Denne mekanismen ligner den av andre bakterier.

Arten virker på substratet som forårsaker oppløsning av mineralelementene som er essensielle for ernæring, som senere absorberes. Også i søken og behandlingen av mat angriper de andre bakterier. De kan angripe samme art, men ikke deres egen belastning.

Å drepe andre bakterier, V. cholerae benytter en mekanisme kalt type VI sekresjonssystem (T6SS). Dette systemet ligner en harpun som trenger inn i celleveggen til andre gramnegative bakterier som forårsaker deres død.

Dermed er næringsforbindelsene til disse bakteriene tilgjengelige. T6SS ligner systemet som brukes av bakteriofager for å inokulere deres genetiske informasjon i bakterielle celler. Dette systemet er muligens også brukt av Vibrio cholerae å inokulere dets toksin i epitelceller.

pathogeny

transmisjon

Bakteriene overføres via fekal-oral rute, enten person til person, av vann, gjenstander eller forurenset mat. Kolera er eksplosiv når det oppstår i en befolkning uten tidligere immunitet.

I årevis ble det antatt at hovedveien for overføring av sykdommen var inntak av forurenset vann. I dag er det kjent at det finnes matvarer som kan være kjøretøy for overføring av Vibrio cholerae. Noen av disse matvarer inkluderer: muslinger, østers, blåskjell, reker og krabber.

En høy dose av inokulum er nødvendig for å gjøre en sunn person syk, ca 10⁵ - 10⁸ bakterier. Imidlertid er en mye mindre mengde inokulum tilstrekkelig hos sviktede eller underernærte individer. Inkubasjonsperioden for sykdommen varierer fra 6 timer til 5 dager.

epidemiologi

Selv om det er informasjon om koleraepidemier siden 1400-tallet, dateres de første dokumenterte pandemiene tilbake til begynnelsen av 1800-tallet. Mellom 1817 og 1923 var det minst seks kjente kolera pandemier, forårsaket av den klassiske biotypen av Vibrio cholerae.

Denne serien av pandemier startet i India, hovedsakelig fra Ganges elv delta. Når den kom til Midtøsten, utvidet den derfra til Europa. En annen måte å komme inn i Europa var Middelhavet, gjennom campingvogner som kommer fra Arabia. Fra Europa kom til Amerika.

Fra 1923 til 1961 var det en periode fri for pandemier av denne sykdommen, og bare lokale tilfeller av kolera var kjent. Fra 1961 oppstår det med en ny biotype kalt Tor som forårsaket den syvende pandemien.

Siden 1990-tallet har mer enn 200 serogrupper og atypiske former for Tor blitt identifisert. I 1991 skjedde den åttende kolera pandemi. Foreløpig er kolera saker hovedsakelig begrenset til regioner i Afrika sør for Sahara, India, Sørøst-Asia og noen områder i Karibia. I disse områdene har det blitt endemisk.

Handlingsform

Bakterien produserer flere toksiner, men de klassiske diaré dehydrerende symptomene på sykdommen er forårsaket av kolera enterotoxin (CT).

Den dannes av en ikke-toksisk underenhet B og en enzymatisk aktiv underenhet A. B-underenheten virker på reseptorene av epitelceller i tynntarmen. Subunit A aktiverer adenylatsyklase.

Enterotoxinet binder seg til cellene i tarmslimhinnen gjennom bakteriepili og forårsaker diaré og dehydrering ved å aktivere adenylatcyklasenzymet.

Dette fører til økt produksjon av intracellulær cyklisk adenosinmonofosfat, som forårsaker slimceller til å pumpe store mengder vann og elektrolytter..

Vibrio cholerae frigjør andre toksiner som ZOT og ACE. De opptrer ved å nøytralisere celler i immunsystemet som er i stand til å eliminere vibrios (IgG-tilfelle). De kan også nøytralisere kolera enterotoxin (IgA tilfelle).

Symptomer og behandling

Blant symptomene er: hypovolemisk sjokk, oppkast, diaré, acidose, muskelkramper, tørr hud, glasert eller nedsunket øyne, høy hjertefrekvens, sløvhet og døsighet.

I endemiske områder har forekomsten av bakteriene blitt påvist hos personer nær kolera pasienter. Pasienter har ingen synlige symptomer på sykdommen, noe som indikerer eksistensen av asymptomatiske individer.

Kolera er forebygges og det er effektive orale vaksiner mot sykdommen opp til 60-66%. Utbrudd kan imidlertid skyldes naturlige hendelser eller forårsaket av mennesker. Dette skjer når forurensende vann eller kompromitterer tilgangen til drikkevann og sanitet.

Passende og tidsriktig rehydreringsterapi kan redusere dødeligheten til mindre enn 1%. Behandling med antibiotika kan redusere frigivelsen av vibrios. Imidlertid har ingen av disse behandlingstiltakene signifikant endret spredning av sykdommen.

De antibiotika som vanligvis brukes hos voksne er de som er i Doxyclin- og Tetracyclin-gruppen. Hos kvinner som er gravide, brukes nitrofuran furazolidon. Hos barn anbefales sulfametoksazol og trimetoprim (SMZ + TMP).

Et grunnleggende element for kontroll av epidemier er tilstrekkelig sanitær styring av avløpsvann og sanitære forhold generelt. I denne forstand er kolera en sykdom forbundet med fattigdomsbetingelser.

Tilstedeværelsen av Vibrio cholerae i kroppen detekteres med laboratorietester som PCR, ELISA eller bruk av selektive kulturmedier.

referanser

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. og Martinez-Urtaza, J. (2017). Ikke-kolera vibrios: Det mikrobielle barometeret av klimaendringer. Trender Mikrobiol. 25, 76-84.
2. Faruque, S. M., Albert, M.J., and Mekalanos, J.J. (1998). Epidemiologi, genetikk og ekologi av toksigenisk Vibrio cholerae. Mikrobiologi og molekylærbiologi vurderinger.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, S. M. og G. Balakrish Nair, G. B. (red.). (2008). Vibrio cholerae Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 s.
4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Epidemiologi av kolera (s. 129-154). i: Barua D., Greenough W.B. (eds) Kolera. Aktuelle emner i smittsomme sykdommer. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. og Watnick, P. I. (2003). Miljøbestemmende for Vibrio cholerae Biofilmutvikling. Anvendt og Miljø Mikrobiologi. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. og Hazent, T.C. (1989). I situ Overlevelse av Vibrio cholerae og Escherichia coli i en tropisk regnskogsvann. Anvendt og Miljø Mikrobiologi. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, J. N., Rombo, L. og Fisch, A. (2017). Den sanne byrden og risikoen for kolera: implikasjoner for forebygging og kontroll. The Lancet. Infeksjonssykdommer gjennomgang. 7 (8): 521-530.