Vibrio cholerae egenskaber, morfologi, habitat

4777
Alexander Pearson

Vibrio cholerae Det er en gramnegativ anaerob fakultativ bakterie, flagellat. Arten er årsagen til kolerasygdom hos mennesker. Denne tarmsygdom forårsager svær diarré og kan forårsage død, hvis den ikke behandles ordentligt. Årsager mere end 100.000 dødsfald om året, de fleste er børn.

Kolera overføres gennem forurenet mad og vand eller ved kontakt mellem mennesker. Behandling inkluderer rehydreringsterapi og specifikke antibiotika. Der er relativt vellykkede orale vacciner.

Vibrio cholerae set under et transmissionselektronmikroskop. Af Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html) [Public domain], via Wikimedia Commons

Artikelindeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 fylogeni og taksonomi
  • 3 Morfologi
  • 4 Habitat
  • 5 Reproduktion og livscyklus
  • 6 Ernæring
  • 7 Patogenese
    • 7.1 Transmission
    • 7.2 Epidemiologi
    • 7.3 Handlingsform
  • 8 Symptomer og behandling
  • 9 Referencer

Generelle egenskaber

Vibrio cholerae det er en encellet organisme med en cellevæg. Cellevæggen er tynd og består af peptidoglycan mellem to phospholipidmembraner. Den lever i vandmiljøer, især flodmundinger og damme, der er forbundet med plankton, alger og dyr. Der kendes to biotyper og flere serotyper.

Biofilm

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

Disse biofilm består af grupper af bakterier omgivet af vandkanaler. Adhæsionen af ​​biofilmen er mulig takket være produktionen af ​​polysaccharider fra den ydre membran.

Gener

Vibrio cholerae den har to kromosomer i form af plasmider. Patogene racer har gener, der koder for produktion af koleratoksin (CT).

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

Genom

Dets genom består af 4,03 Mb fordelt i to kromosomer af ulig størrelse. DNA-sekvensen af ​​hele genomet af stammen N16961 af V. cholerae O1.

De organiserede sekvenser 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 transporten af ​​sukker, ioner og anioner, sukkermetabolisme og DNA-reparation.

Inden for denne bakterie er mindst syv bakteriofager eller filamentøse fager blevet påvist. Fager er parasitære vira af bakterier. Fag CTX bidrager med en del af sekvensen, der koder for syntese af koleratoksin (CT). Dette skyldes lysogen konvertering,

Kort sagt patogeniciteten af ​​visse stammer af Vibrio cholerae det afhænger af et komplekst genetisk system af patogene faktorer. Blandt dem er pilus-koloniseringsfaktoren co-reguleret af toksin (TCP) og et regulerende protein (ToxR), der co-regulerer ekspressionen af ​​CT og TCP. 

Smitte

Når mennesker spiser forurenet mad eller vand, kommer bakterierne ind i fordøjelsessystemet. Når den når tyndtarmen, klæber den massivt til epitelet.

En gang der udskiller det toksinet og forårsager de biokemiske processer, der forårsager diarré. I dette miljø føder og reproducerer bakterien sig og frigives tilbage til miljøet gennem afføringen. Dens reproduktion sker ved to dele.

Fylogeni og taksonomi

Køn Vibrio inkluderer mere end 100 beskrevne arter. Af disse forårsager 12 sygdom hos mennesker. Det hører til bakteriedomænet, Proteobacteria phylum (gammagruppe), Vibrionales orden, Vibrionaceae familie.

Vibrio cholerae det er en art, der er veldefineret ved biokemiske og DNA-test. Test positive for katalase og oxidase; og fermenterer ikke lactose.

Den italienske læge Filippo Pacini var den første til at isolere kolera-bakterierne i 1854. Pacini gav det et videnskabeligt navn og identificerede det som sygdommens årsagsmiddel..

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

Morfologi

Vibrio cholerae det er en basille (stang eller stavformede bakterier), der er 1,5-2 um lang og 0,5 um bred. Det har et enkelt flagellum placeret på en af ​​sine poler. Den har en cytoplasmisk membran omgivet af en tynd mur af peptidoglycan.

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

Den ydre membran rager mod polysaccharidkæder, der er ansvarlige for bakteriens vedhæftningskapacitet og danner biofilm..

Derudover beskytter det sammen med cellevæggen cytoplasmaet mod galdesalte og hydrolytiske enzymer produceret af den menneskelige tarmkanal..

Habitat

Det har to meget forskellige levesteder: vandmiljøer og menneskets tarme. I sin frie fase, Vibrio cholerae trives i varmt vand med lavt saltindhold.

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

Bakterien findes endda i tropiske strandområder i vand med 35% saltindhold og temperaturer på 25 ° C.

Tilstedeværelsen af Vibrio cholerae patogener i tørre zoner og det indre af Afrika. Dette indikerer, at arten kan overleve i en meget større rækkevidde af habitatvariation end tidligere antaget..

Nogle undersøgelser viser det  Vibrio cholerae er en vild bakterie, der findes i ferskvandsområder i tropiske regnskove.

Reproduktion og livscyklus

At være en bakterie reproducerer den ved binær fission eller bipartition. Vibrio cholerae vedvarer i vand som gratis planktoniske vibrios eller aggregater af vibrios.

Aggregater af vibrios danner biofilm i fytoplankton, zooplankton, insektægmasser, eksoskeletter, detritus og endda på vandplanter. De bruger chitin som kilde til kulstof og kvælstof.

Biofilm består af stablede bakterier omgivet af vandkanaler, der er bundet til hinanden og til underlaget ved ekstern produktion af polysaccharider. Det er et tyndt gelatinøst lag af bakterier.

Miljøvibrationer indtages gennem indtagelse af forurenet mad eller vand. Når de er inde i fordøjelsessystemet, koloniserer bakterierne epitelet i tyndtarmen.

Vibrio'en er derefter bundet til slimhinden af ​​pilis og specialiserede proteiner. Derefter begynder det multiplikation og sekretion af koleratoksinet. Dette toksin fremmer diarré, hvorved bakterierne kommer ind i det ydre miljø igen.

Ernæring

Denne bakterie har et stofskifte baseret på gæring af glukose. I fri tilstand opnår den mad i form af kulstof og nitrogen fra forskellige organiske kilder. Nogle af disse er chitin eller kulstof, der udsendes af alger fra fytoplankton.

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

I vandmiljøer udfylder det vigtige funktioner i forbindelse med dets ernæring i økosystemet. Bidrager til remineralisering af organisk kulstof og mineraler.

På den anden side er det bakteriedyrende. Alt dette tildeler det en relevant rolle som en del af bakterioplankton i mikrobielle sløjfer eller mikrobielle madnettet i akvatiske økosystemer..

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

Arten virker på underlaget og forårsager opløsning af de essentielle mineralelementer til dets ernæring, som derefter absorberes. Også i søgning og forarbejdning af mad angriber de andre bakterier. De kan angribe den samme art, men ikke deres egen stamme.

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

Således gøres disse bakteriers ernæringsmæssige forbindelser tilgængelige. T6SS svarer til det system, der anvendes af bakteriofager til at inokulere deres genetiske information i bakterieceller. Dette system bruges muligvis også af Vibrio cholerae at inokulere dets toksin i epitelceller.

Patogeni

Smitte

Bakterierne overføres ad fækal-oral vej, enten person til person, gennem forurenet vand, genstande eller mad. Kolera er eksplosiv, når den forekommer i en befolkning uden forudgående immunitet.

I årevis troede man, at den vigtigste overførselsvej for sygdommen 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 inkluderer: muslinger, østers, muslinger, rejer og krabber.

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

epidemiologi

Selv om der er information om koleraepidemier siden det 14. århundrede, stammer de første dokumenterede pandemier fra det tidlige 19. århundrede. Mellem 1817 og 1923 opstod mindst seks kendte kolera-pandemier forårsaget af den klassiske biotype af Vibrio cholerae.

Denne serie af pandemier startede fra Indien, hovedsageligt fra Ganges River Delta. Når det nåede Mellemøsten, udvidede det sig derfra til Europa. En anden indgangsvej til Europa var Middelhavet gennem campingvogne fra Arabien. Fra Europa kom til Amerika.

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

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

Handlingsform

Bakterierne producerer flere toksiner, men de klassiske dehydratiserende diarré-symptomer på sygdommen er forårsaget af kolera enterotoksin (TC).

Den består af en ikke-toksisk B-underenhed og en enzymatisk aktiv A-underenhed. B-underenheden virker på receptorerne af tyndtarmens epitelceller. Underenhed A aktiverer adenylatcyclase.

Enterotoksin binder til cellerne i tarmslimhinden gennem bakteriel pili og forårsager diarré og dehydrering ved at aktivere enzymet adenylatcyclase.

Dette fører til øget produktion af intracellulært cyklisk adenosinmonophosphat, hvilket får slimhindeceller 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 enterotoksin (IgA tilfælde).

Symptomer og behandling

Symptomer inkluderer: hypovolemisk chok, opkastning, diarré, acidose, muskelkramper, tør hud, glasagtige eller sunkne øjne, høj puls, sløvhed og døsighed.

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

Kolera kan forebygges, og der er orale vacciner, der er effektive mod sygdommen op til 60-66%. Udbrud kan imidlertid være forårsaget af naturlige begivenheder eller forårsaget af mennesker. Dette sker ved at forurene vand eller kompromittere adgangen til sikkert vand og sanitet..

Tilstrækkelig og rettidig rehydreringsterapi kan reducere dødeligheden til mindre end 1%. Antibiotikabehandling kan mindske vibrationsudstødning. Imidlertid har ingen af ​​disse behandlingsforanstaltninger signifikant ændret sygdommens spredning..

De antibiotika, der almindeligvis anvendes hos voksne, er dem fra Doxycyclin- og Doxycyclin-gruppen. Nitrofuran Furazolidone anvendes til gravide kvinder. Sulfamethoxazol og trimethoprim (SMZ + TMP) anbefales til børn..

Et grundlæggende element til bekæmpelse af epidemier er tilstrækkelig sundhedshåndtering af spildevand og sundhedsmæssige forhold generelt. I denne forstand er kolera en sygdom forbundet med fattigdomsforhold..

Tilstedeværelsen af Vibrio cholerae i kroppen detekteres det med laboratorietests såsom PCR, ELISA-test eller anvendelse af selektive dyrkningsmedier.

Referencer

  1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. og Martinez-Urtaza, J. (2017). Ikke-kolera vibrios: det mikrobielle barometer for klimaforandringer. Tendenser Microbiol. 25, 76-84.
  2. Faruque, S. M., Albert, M. J. og Mekalanos, J. J. (1998). Epidemiologi, genetik og økologi af toksigenic Vibrio cholerae. Microbiology and Molecular Biology Reviews.62 (4); 1301-1314.
  3. Faruque, S. M. og G. Balakrish Nair, G. B. (red.). (2008). Vibrio cholerae. Genomik og molekylærbiologi. Caister Academic Press. Bangladesh 218 s.
  4. Glass R.I., sort R.E. (1992) Kolidepidemiologien (s. 129-154). I: Barua D., Greenough W.B. (red.) Kolera. Aktuelle emner inden for smitsomme sygdomme. Springer, Boston, New York.
  5. Kierek, K. og Watnick, P. I. (2003). Miljøbestemmelser for Vibrio cholerae Biofilmudvikling. Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. 69 (9); 5079-5088.
  6. Perez-Rosas, N. og Hazent, T. C. (1989). In Situ Overlevelse af Vibrio cholerae og Escherichia coli i et tropisk regnskovsvand. Anvendt og miljømikrobiologi. 55 (2): 495-499.
  7. Zuckerman, J. N., Rombo, L. og Fisch, A. (2017). Den virkelige byrde og risiko for kolera: konsekvenser for forebyggelse og kontrol. Lancet. Gennemgang af smitsomme sygdomme. 7 (8): 521-530.

Endnu ingen kommentarer