VIBRIO CHOLERAE: OMINAISUUDET, MORFOLOGIA, ELINYMPÄRISTÖ - BIOLOGIA - 2026

Vibrio cholerae on fakultatiivinen flagellaatti, gram-negatiivinen anaerobinen bakteeri. Laji on ihmisen kolerataudin syy. Tämä suolistosairaus aiheuttaa vaikeaa ripulia ja voi johtaa kuolemaan, jos sitä ei hoideta kunnolla. Se aiheuttaa yli 100 000 kuolemaa vuodessa, suurin osa lapsista.

Kolera kulkeutuu saastuneiden elintarvikkeiden ja veden kautta tai henkilöiden välisten kontaktien kautta. Hoito sisältää nestehukkahoitoa ja spesifisiä antibiootteja. Oraalisia rokotteita on suhteellisen onnistunut.

Vibrio-kolera, joka näkyy siirtoelektronimikroskoopilla. Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth-elektronimikroskooppilaitos (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html) Wikimedia Commonsin kautta

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Vibrio cholerae on yksisoluinen organismi, jolla on soluseinä. Soluseinä on ohut, koostuen peptidoglykaanista kahden fosfolipidimembraanin välissä. Se elää vesiympäristössä, etenkin suistoissa ja lampissa, jotka liittyvät planktoniin, leviin ja eläimiin. Kaksi biotyyppiä ja useita serotyyppejä tunnetaan.

biofilmejä

Bakteeri on osa bakteerioplanktonia vesistöissä sekä vapaassa muodossa (vibriot) että ohuissa kalvoissa (biofilmit) orgaanisilla pinnoilla.

Nämä biofilmit koostuvat bakteeriryhmistä, joita ympäröivät vesikanavat. Biofilmin tarttuminen on mahdollista polysakkaridien tuotannon ansiosta ulkokalvosta.

geenejä

Vibrio koleralla on kaksi kromosomia plasmidien muodossa. Patogeenisissä rotuissa on geenejä, jotka koodaavat koleratoksiinin (CT) tuotantoa.

Lisäksi ne sisältävät geenejä ns. Kolonisaatiotekijälle. Pilusta säätelevät toksiini (TCP) ja säätelevä proteiini (ToxR). Tämä proteiini säätelee CT: n ja TCP: n ilmentymistä. Osa näitä patogeenisyystekijöitä koodaavasta geneettisestä tiedosta saadaan bakteriofaageilla.

Perimä

Sen genomi koostuu 4,03 Mt jakautuneena kahteen epätasa-arvoiseen kromosomiin. V. cholerae O1 -kannan N16961 koko genomin DNA-sekvenssi tunnetaan.

Kromosomin 1 järjestäytyneet sekvenssit näyttävät olevan vastuussa useista prosesseista. Näistä DNA-kertolasku, solunjakautuminen, geenitranskriptio, proteiinitranslaatio ja soluseinämän biosynteesi.

Kromosomissa 2 syntetisoidaan ribosomaaliset proteiinit, jotka vastaavat sokerien, ionien ja anionien kuljettamisesta, sokerien metaboliasta ja DNA: n korjaamisesta.

Tämän bakteerin sisällä on havaittu ainakin seitsemän bakteriofagia tai rihomaista fagia. Faagit ovat bakteerien loisviruksia. Phage CTX osallistuu osaan sekvenssistä, joka koodaa koleratoksiinin (CT) synteesiä. Tämä johtuu lysogeenisestä konversiosta, Lyhyesti sanottuna tiettyjen Vibrio cholerae -kantojen patogeenisyys riippuu patogeenisten tekijöiden monimutkaisesta geneettisestä järjestelmästä. Niiden joukossa piliinin kolonisaatiotekijä, jota säätelevät toksiini (TCP) ja säätelyproteiini (ToxR), joka säätelee CT: n ja TCP: n ilmentymistä.

tartunta

Kun ihmiset kuluttavat saastunutta ruokaa tai vettä, bakteerit pääsevät ruuansulatukseen. Saavuttuaan ohutsuoleen, se tarttuu massiivisesti epiteeliin.

Siellä erittyy toksiini, aiheuttaen ripulia aiheuttavia biokemiallisia prosesseja. Tässä ympäristössä bakteerit ruokkivat ja lisääntyvät ja vapautuvat takaisin ympäristöön ulosteen kautta. Sen lisääntyminen tapahtuu kaksiosaisesti.

Fylogeny ja taksonomia

Vibrio-sukuun kuuluu yli 100 kuvattua lajia. Näistä 12 aiheuttaa sairauksia ihmisillä. Se kuuluu bakteeridomeeniin, Proteobacteria phylum (gammaryhmä), Vibrionales-luokkaan, Vibrionaceae-perheeseen.

Vibrio cholerae on laji, joka on hyvin määritelty biokemiallisilla ja DNA-kokeilla. Se osoittaa positiivisen katalaasin ja oksidaasin suhteen; eikä fermentoi laktoosia.

Italialainen lääkäri Filippo Pacini eristi kolerabakteerit ensimmäisenä vuonna 1854. Pacini antoi sille tieteellisen nimen ja tunnisti sen taudin syy-aineeksi.

Yli 200 Vibrio koleran seroryhmää tunnetaan, mutta toistaiseksi vain 01 ja 0139 ovat myrkyllisiä. Jokainen seroryhmä voidaan jakaa eri antigeenisiin muotoihin tai serotyyppeihin. Näitä ovat Ogawa ja Inaba tai erilaiset biotyypit, kuten klassinen ja tor.

Morfologia

Vibrio cholerae on bacillus (sauvan tai sauvan muotoiset bakteerit), joka on 1,5-2 μm pitkä ja 0,5 μm leveä. Sillä on yksi flagellum, joka sijaitsee yhdessä napaansa. Sillä on sytoplasmakalvo, jota ympäröi ohut peptidoglykaaniseinämä.

Ulommalla kalvolla on monimutkaisempi rakenne, joka koostuu fosfolipideistä, lipoproteiineista, lipopolysakkarideista ja polysakkaridiketjuista.

Ulompi kalvo etenee kohti polysakkaridiketjuja, jotka vastaavat bakteerien tarttuvuuskyvystä ja muodostavat biokalvoja.

Lisäksi se suojaa yhdessä soluseinämän kanssa sytoplasmaa sappisuoloilta ja hydrolyyttisiltä entsyymeiltä, ​​joita ihmisen suolisto tuottaa.

elinympäristö

Sillä on kaksi hyvin erilaista elinympäristöä: vesiympäristöt ja ihmisen suolet. Vapaafaasissaan Vibrio cholerae kukoistaa lämpimissä, vähän suolapitoisissa vesissä.

Se voi elää joissa, järvissä, lampissa, suistoissa tai meressä. Se on endeeminen Afrikassa, Aasiassa, Etelä-Amerikassa ja Keski-Amerikassa. Sitten loisena se elää ihmisen ohutsuolessa.

Bakteriaa löytyy jopa trooppisilta ranta-alueilta, vesillä, joiden suolapitoisuus on 35% ja lämpötilat 25 ° C.

Patogeenisten Vibrio cholerae -bakteerien esiintymisestä on ilmoitettu kuivilla alueilla ja Afrikan sisämaassa. Tämä osoittaa, että lajit voivat selviytyä paljon suuremmalla elinympäristön vaihtelulla kuin aiemmin ajateltiin.

Jotkut tutkimukset osoittavat, että Vibrio cholerae on villi bakteeri, jota esiintyy trooppisten sademetsien makean veden runkoissa.

Lisääntyminen ja elinkaari

Bakteerina se lisääntyy binaarisen fission tai kaksiosaisen jakautumisen avulla. Vibrio cholerae esiintyy vedessä vapaina planktonisina vibroina tai niiden kokonaisuuksina.

Vibrojen aggregaatit muodostavat biofilmejä kasviplanktonissa, zooplanktonissa, hyönteisten munamassoissa, eksoskeletoneissa, detritussa ja jopa vesikasveissa. He käyttävät kitiinia hiilen ja typen lähteenä.

Biokalvot koostuvat pinottuista bakteereista, joita ympäröivät vesikanavat, jotka on kiinnitetty toisiinsa ja substraattiin ulkoisen polysakkaridien tuotannon avulla. Se on ohut, gelatiinimainen bakteerikerros.

Ympäristön tärinät nautitaan saastuneen ruoan tai veden kulutuksen kautta. Kun bakteerit ovat ruoansulatuskanavan sisällä, ne kolonisoivat ohutsuolen epiteelin.

Myöhemmin vibrio sitoutuu limakalvoon pilis-proteiinien ja erikoistuneiden proteiinien avulla. Sitten se aloittaa kertolaskunsa ja koleratoksiinin erittymisen. Tämä toksiini edistää ripulia, jolloin bakteerit palautuvat ulkoiseen ympäristöön.

Ravitsemus

Tällä bakteerilla on metabolia, joka perustuu glukoosin käymiseen. Vapaassa tilassa se saa ruokaansa hiilen ja typen muodossa useista orgaanisista lähteistä. Jotkut näistä ovat kitiiniä tai hiiltä, ​​jotka levät erottavat kasviplanktonista.

Raudan assimilaatiota varten laji tuottaa sideroforivibriobaktiinia. Vibriobaktiini on rautaa kelatoiva yhdiste, joka liuottaa tämän mineraalin antaen sen imeytyä aktiiviseen kuljetukseen.

Vesiympäristössä se suorittaa tärkeitä ekosysteemien ravitsemukseen liittyviä toimintoja. Edistää orgaanisten hiili- ja mineraaliravinteiden remineralisointia.

Toisaalta se on bacterivorous. Kaikki tämä antaa sille merkityksellisen roolin osana bakterioplanktonia vesiekosysteemien mikrobisilmukoissa tai mikrobisissa ruokarainoissa.

Vibrio cholerae suorittaa perusprosessit ruuansulatukseen ulkopuolella erittämiensä aineiden kautta. Tämä mekanismi on samanlainen kuin muiden bakteerien.

Laji vaikuttaa substraattiin aiheuttaen sen ravinnoksi välttämättömien mineraalielementtien liukenemisen, jotka myöhemmin imeytyvät. Lisäksi elintarvikkeiden etsinnässä ja prosessoinnissa he hyökkäävät muihin bakteereihin. Ne voivat hyökätä samoihin lajeihin, mutta eivät omaa kantaansa.

Muiden bakteerien tappamiseksi V. cholerae käyttää tyypin VI eritysjärjestelmän (T6SS) nimeltä mekanismia. Tämä järjestelmä on samanlainen kuin harpuuni, joka tunkeutuu muiden gram-negatiivisten bakteerien soluseinään aiheuttaen niiden kuoleman.

Siksi näiden bakteerien ravitsemusyhdisteitä on saatavana.T6SS on samanlainen kuin järjestelmä, jota bakteriofaagit inokuloivat geneettisen informaation bakteerisoluihin. Tätä järjestelmää voivat mahdollisesti käyttää myös Vibrio cholerae inokuloida toksiinin epiteelisoluihin.

patogenian

Tarttuminen

Bakteerit kulkeutuvat uloste-suun kautta, joko henkilöstä toiseen, saastuneen veden, esineiden tai ruoan kautta. Kolera on räjähtävä, kun sitä esiintyy populaatiossa, jolla ei ole aikaisempaa immuniteettia.

Vuosien ajan ajateltiin, että taudin päävälitysreitti oli saastuneen veden saanti. Nykyään tiedetään, että on elintarvikkeita, jotka voivat olla kulkuneuvoja Vibrio-koleran leviämiselle. Joitakin näistä ruokia ovat: simpukat, osterit, simpukat, katkarapuja ja rapuja.

Terveestä yksittäisestä sairasta, noin 10 ⁵ - 10 ⁸ bakteeria, tarvitaan suuri annos inokulaattia. Heikentyneissä tai aliravittuissa yksilöissä riittää kuitenkin paljon pienempi määrä siirrostetta. Taudin inkubaatioaika vaihtelee 6 tunnista 5 vuorokauteen.

epidemiologia

Vaikka koleraepidemioista on tietoa 1400-luvulta lähtien, ensimmäiset dokumentoidut pandemiat ovat peräisin 1800-luvun alusta. Vuosina 1817 - 1923 tapahtui ainakin kuusi tunnettua kolerapandemiaa, jotka aiheuttivat Vibrio choleraen klassisesta biotyypistä.

Tämä pandemiasarja alkoi Intiasta, pääasiassa Ganges-joen suistosta. Saavuttuaan Lähi-itään se laajeni sieltä Eurooppaan. Toinen pääsyreitti Eurooppaan oli Välimeri Arabian asuntovaunujen kautta. Euroopasta se tuli Amerikkaan.

Vuodesta 1923 vuoteen 1961 tähän tautiin oli pandemiavapaa ajanjakso, ja vain paikalliset koleratapaukset olivat tiedossa. Vuodesta 1961 lähtien se tulee uudelleen uudelle biotyypille nimeltä Tor, joka aiheutti seitsemännen pandemian.

1990-luvulta lähtien on tunnistettu yli 200 seroryhmää ja epätyypillisiä tor-muotoja. Vuonna 1991 tapahtui kahdeksas kolerapandemia. Tällä hetkellä koleratapaukset rajoittuvat pääasiassa Saharan eteläpuolisen Afrikan, Intian, Kaakkois-Aasian ja eräiden Karibian alueiden alueisiin. Näillä alueilla siitä on tullut endeeminen.

Toiminnan muoto

Bakteerit tuottavat useita toksiineja, mutta klassiset kuivattavat ripulin oireet johtuvat koleran enterotoksiinista (TC).

Se koostuu myrkyttömästä B-alayksiköstä ja entsymaattisesti aktiivisesta A-alayksiköstä. B-alayksikkö vaikuttaa ohutsuolen epiteelisolujen reseptoreihin. Alayksikkö A aktivoi adenylaattisyklaasin.

Enterotoksiini sitoutuu suolen limakalvon soluihin bakteerien kautta ja aiheuttaa ripulia ja kuivumista aktivoimalla entsyymidenylaattisyklaasi.

Tämä johtaa solunsisäisen syklisen adenosiinimonofosfaatin lisääntyneeseen tuotantoon, aiheuttaen limakalvosolujen pumppaamaan suuria määriä vettä ja elektrolyyttejä.

Vibrio cholerae vapauttaa muita toksiineja, kuten ZOT ja ACE. Ne toimivat neutraloimalla immuunijärjestelmän solut, jotka kykenevät poistamaan vibriot (IgG-tapaus). Ne voivat myös neutraloida koleran enterotoksiinia (IgA-tapaus).

Oireet ja hoito

Oireita ovat: hypovoleeminen sokki, oksentelu, ripuli, asidoosi, lihaskrampit, kuiva iho, lasiset tai upotetut silmät, korkea syke, letargia ja uneliaisuus.

Endeemisillä alueilla bakteerien esiintyminen on havaittu ihmisillä, jotka ovat lähellä koleraa sairastavia ihmisiä. Potilailla ei ole taudin näkyviä oireita, mikä osoittaa oireettomien henkilöiden olemassaolon.

Koleraa voidaan välttää, ja on olemassa suun kautta annettavia rokotteita, jotka ovat tehokkaita tauteja vastaan ​​jopa 60–66%. Taudinpurkaukset voivat kuitenkin johtua luonnollisista tapahtumista tai ihmisen aiheuttamista. Tämä tapahtuu saastuttamalla vettä tai vaarantamalla pääsy turvalliseen veteen ja sanitaatioon.

Riittävä ja oikea-aikainen nestehukkahoito voi vähentää kuolleisuutta alle 1 prosenttiin. Antibioottihoito voi vähentää vibrion leviämistä. Mikään näistä hoitotoimenpiteistä ei kuitenkaan ole merkittävästi muuttanut taudin leviämistä.

Aikuisilla yleisesti käytettyjä antibiootteja ovat doksisykliinin ja tetrasykliinin ryhmä. Nitrofuraanifuratsolidonia käytetään raskaana olevilla naisilla. Sulfametoksatsolia ja trimetoprimia (SMZ + TMP) suositellaan lapsille.

Perusosa epidemioiden torjunnassa on jäteveden ja yleisesti terveysolosuhteiden riittävä sanitaarinen hallinta. Tässä mielessä kolera on sairaus, joka liittyy köyhyysolosuhteisiin.

Vibrio choleraen esiintyminen kehossa havaitaan laboratoriokokeilla, kuten PCR, ELISA-testi tai selektiivisten elatusaineiden avulla.

Viitteet

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. ja Martinez-Urtaza, J. (2017). Ei-koleravärit: ilmastonmuutoksen mikrobibarometri. Trendit Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ, ja Mekalanos, JJ (1998). Toksigeenisen Vibrio-koleran epidemiologia, genetiikka ja ekologia. Mikrobiologian ja molekyylibiologian arvostelut.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM ja G. Balakrish Nair, GB (toim.). (2008). Vibrio kolera. Genomiikka ja molekyylibiologia. Caister Academic Press. Bangladeshissa. 218 s.
4. Glass RI, Black RE (1992) Koleran epidemiologia (s. 129-154). Julkaisussa: Barua D., Greenough WB (toim.) Cholera. Tartuntataudin ajankohtaiset aiheet. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. ja Watnick, PI (2003). Ympäristönäkökohdat Vibrio cholerae -kerroksen biofilmin kehityksessä. Sovellettu ja ympäristömikrobiologia. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. ja Hazent, TC (1989). Vibrio choleraen ja Escherichia colin selviytyminen tilanteessa trooppisen sademetsän vesistöalueella. Sovellettu ja ympäristömikrobiologia. 55 (2): 495 - 499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. ja Fisch, A. (2017). Koleran todellinen taakka ja riski: vaikutukset ehkäisyyn ja hallintaan. Lancet. Tartuntatautekatsaus. 7 (8): 521 - 530.