VIBRIO CHOLERAE: ĪPAŠĪBAS, MORFOLOĢIJA, BIOTOPS - BIOLOĢIJA - 2025

Vibrio cholerae ir fakultatīva, flagellate, gramnegatīva anaerobā baktērija. Suga ir holēras slimības cēlonis cilvēkiem. Šī zarnu slimība izraisa smagu caureju un, ja netiek pienācīgi aprūpēta, var izraisīt nāvi. Tas izraisa vairāk nekā 100 000 nāves gadījumu gadā, vairums bērnu.

Holera tiek pārnesta caur piesārņotu pārtiku un ūdeni vai ar cilvēku kontaktu. Ārstēšana ietver rehidratācijas terapiju un īpašas antibiotikas. Ir salīdzinoši veiksmīgas iekšķīgas vakcīnas.

Vibrio holēras, kas redzamas zem transmisijas elektronu mikroskopa. Autors Toms Kirns, Rons Teilors, Luīze Hovarda - Dartmutas elektronu mikroskopa iekārta (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), izmantojot Wikimedia Commons

Vispārīgais raksturojums

Vibrio cholerae ir vienšūnu organisms ar šūnas sienu. Šūnas siena ir plāna, to veido peptidoglikāns starp divām fosfolipīdu membrānām. Tas dzīvo ūdens vidē, īpaši estuāros un dīķos, kas saistīti ar planktonu, aļģēm un dzīvniekiem. Ir zināmi divi biotipi un vairāki serotipi.

Bioplēves

Baktērija ir daļa no bakterioflanktona ūdenstilpēs gan brīvā formā (vibros), gan plānās kārtiņās (bioplēves) uz organiskām virsmām.

Šīs bioplēves veido baktēriju grupas, ko ieskauj ūdens kanāli. Bioplēves adhēzija ir iespējama, pateicoties polisaharīdu ražošanai no ārējās membrānas.

Gēni

Vibrio cholerae ir divas hromosomas plazmīdu formā. Patogēnās šķirnēs ir gēni, kas kodē holēras toksīna (CT) ražošanu.

Turklāt tie ietver tā saucamā kolonizācijas faktora gēnus. Pilu līdzregulē toksīns (TCP) un regulējošais proteīns (ToxR). Šis proteīns līdzregulē CT un TCP ekspresiju. Daļu ģenētiskās informācijas, kas kodē šos patogenitātes faktorus, nodrošina bakteriofāgi.

Genoms

Tās genomu veido 4,03 Mb, kas sadalīti divās nevienāda lieluma hromosomās. Ir zināma visa V. cholerae O1 celma N16961 genoma DNS secība.

Organizētās secības 1. hromosomā, šķiet, ir atbildīgas par dažādiem procesiem. Starp tiem - DNS pavairošana, šūnu dalīšana, gēnu transkripcija, olbaltumvielu translācija un šūnu sienas biosintēze.

2. hromosomā tiek sintezēti ribosomāli proteīni, kas ir atbildīgi par cukuru, jonu un anjonu transportēšanu, cukuru metabolismu un DNS remontu.

Šajā baktērijā ir atklāti vismaz septiņi bakteriofāgi vai pavedienu fāgi. Fāgi ir baktēriju parazītu vīrusi. Fāga CTX veido daļu no secības, kas kodē holēras toksīna (CT) sintēzi. Tas ir saistīts ar lizogēno pārveidošanu,

Īsāk sakot, noteiktu Vibrio cholerae celmu patogenitāte ir atkarīga no sarežģītas patogēno faktoru ģenētiskās sistēmas. Starp tiem pilu kolonizācijas faktors, ko līdzregulē toksīns (TCP) un regulējošais proteīns (ToxR), kas līdzregulē CT un TCP ekspresiju.

Piesārņojums

Kad cilvēki patērē piesārņotu pārtiku vai ūdeni, baktērijas nonāk viņu gremošanas sistēmā. Sasniedzot tievo zarnu, tas masveidā pielīp pie epitēlija.

Nonākot tur, tas izdala toksīnu, izraisot bioķīmiskos procesus, kas izraisa caureju. Šajā vidē baktērijas barojas un vairojas, caur fekālijām nonākot vidē. Tās reprodukcija notiek ar divpusēju sadalījumu.

Filoģenētika un taksonomija

Vibrio ģintī ietilpst vairāk nekā 100 aprakstītas sugas. No tiem 12 izraisa slimības cilvēkiem. Tas pieder pie baktēriju domēna, proteobaktēriju patvēruma (gamma grupa), Vibrionales kārtas, Vibrionaceae dzimtas.

Vibrio cholerae ir suga, ko labi definē bioķīmiskie un DNS testi. Tas pozitīvi vērtē katalāzi un oksidāzi; un neraudzē laktozi.

Itāļu ārsts Filippo Pacini bija pirmais, kurš 1854. gadā izdalīja holēras baktērijas. Pacini deva tam zinātnisku nosaukumu un identificēja to kā slimības cēloni.

Ir zināmi vairāk nekā 200 Vibrio cholerae serogrupu, bet līdz šim tikai 01 un 0139 ir toksiski. Katru serogrupu var iedalīt dažādās antigēnu formās vai serotipos. Starp tiem ir Ogawa un Inaba vai dažādi biotipi, piemēram, klasiskais un Tor.

Morfoloģija

Vibrio cholerae ir bacilis (stieņa vai stieņa formas baktērijas), kas ir 1,5–2 μm garš un 0,5 μm plats. Tam ir viens flagellum, kas atrodas vienā no tā poliem. Tam ir citoplazmatiska membrāna, ko ieskauj plāna peptidoglikāna siena.

Ārējai membrānai ir sarežģītāka struktūra, ko veido fosfolipīdi, lipoproteīni, lipopolisaharīdi un polisaharīdu ķēdes.

Ārējā membrāna virzās uz polisaharīdu ķēdēm, kas ir atbildīgas par baktēriju adhēzijas spēju un veido bioplēves.

Turklāt tas kopā ar šūnas sienu aizsargā citoplazmu no žults sāļiem un hidrolītiskiem fermentiem, ko ražo cilvēka zarnu trakts.

Biotops

Tas aizņem divus ļoti atšķirīgus biotopus: ūdens vidi un cilvēka zarnas. Brīvajā fāzē Vibrio cholerae plaukst siltajos ūdeņos ar zemu sāļumu.

Tas var dzīvot upēs, ezeros, dīķos, grīvās vai jūrā. Tā ir endēmiska Āfrikā, Āzijā, Dienvidamerikā un Centrālamerikā. Tad kā parazīts tas dzīvo cilvēku tievajās zarnās.

Baktērija ir atrodama pat tropu pludmales apgabalos, ūdeņos ar 35% sāļumu un 25 ° C temperatūru.

Ir ziņots par patogēnu Vibrio cholerae klātbūtni sausās zonās un Āfrikas iekšzemē. Tas norāda, ka sugas var izdzīvot daudz lielākā biotopu variāciju diapazonā, nekā tika domāts iepriekš.

Daži pētījumi liecina, ka Vibrio cholerae ir savvaļas baktērija, kas sastopama saldūdens tilpnēs tropu lietus mežos.

Reprodukcija un dzīves cikls

Tā kā tā ir baktērija, tā reproducējas ar bināru dalīšanos vai dalīšanu divās daļās. Vibrio cholerae ūdenī saglabājas kā brīvi planktoniski vibri vai vibrāciju agregāti.

Vibro agregāti veido bioplēves fitoplanktonā, zooplanktonā, kukaiņu olu masās, eksoskeletos, detritus un pat uz ūdens augiem. Viņi izmanto hitīnu kā oglekļa un slāpekļa avotu.

Bioplēves sastāv no sakrautām baktērijām, kuras ieskauj ūdens kanāli, pielīmētas viena otrai un substrātam, ražojot ārēju polisaharīdu. Tas ir plāns, želejveida baktēriju slānis.

Vides vibrācijas tiek uzņemtas, patērējot piesārņotu pārtiku vai ūdeni. Iekļūstot gremošanas sistēmā, baktērijas kolonizē tievās zarnas epitēliju.

Pēc tam vibrio ar pilīšiem un specializētiem proteīniem saistās ar gļotādu. Tad sākas tā pavairošana un holēras toksīna izdalīšana. Šis toksīns veicina caureju, ar kuras palīdzību baktērijas atkal nonāk ārējā vidē.

Uzturs

Šai baktērijai ir metabolisms, kura pamatā ir glikozes fermentācija. Brīvā stāvoklī tas iegūst pārtiku oglekļa un slāpekļa veidā no dažādiem organiskiem avotiem. Daži no tiem ir hitīns vai ogleklis, ko no fitoplanktona izdala aļģes.

Dzelzs asimilācijai suga ražo siderofora vibriobaktīnu. Vibriobaktīns ir dzelzs helātu savienojums, kas izšķīdina šo minerālu, ļaujot to absorbēt aktīvā transportā.

Ūdens vidē tas pilda svarīgas funkcijas, kas saistītas ar uzturu ekosistēmā. Veicina organiskā oglekļa un minerālu barības vielu remineralizāciju.

No otras puses, tas ir baktēriju. Tas viss tam piešķir būtisku lomu bakterioflanktonā mikrobu cilpās vai mikrobu barības tīklos ūdens ekosistēmās.

Vibrio cholerae veic pamatprocesus, lai sagremotu pārtiku ārpus tās caur izdalītajām vielām. Šis mehānisms ir līdzīgs citu baktēriju mehānismam.

Suga iedarbojas uz substrātu, izraisot barībā būtisko minerālu elementu izšķīšanu, kas pēc tam tiek absorbēti. Arī pārtikas meklējumos un pārstrādē viņi uzbrūk citām baktērijām. Viņi var uzbrukt vienai un tai pašai sugai, bet ne viņu pašu celmam.

Lai iznīcinātu citas baktērijas, V. cholerae izmanto mehānismu, ko sauc par VI tipa sekrēcijas sistēmu (T6SS). Šī sistēma ir līdzīga harpūnai, kas iekļūst citu gramnegatīvo baktēriju šūnu sieniņās, izraisot to nāvi.

Tādējādi kļūst pieejami šo baktēriju barības savienojumi.T6SS ir līdzīga sistēmai, kuru izmanto bakteriofāgi, lai inokulētu viņu ģenētisko informāciju baktēriju šūnās. Šo sistēmu, iespējams, izmanto arī Vibrio cholerae, lai inokulētu savu toksīnu epitēlija šūnās.

Patogēnija

Pārnešana

Baktērijas caur piesārņotu ūdeni, priekšmetiem vai pārtiku pa vienam vai otram cilvēkam pārnēsā ar fekālijām-orāli. Holera ir eksplozīva, ja tā notiek populācijā bez iepriekšējas imunitātes.

Gadiem ilgi tika uzskatīts, ka galvenais slimības izplatīšanās ceļš ir piesārņota ūdens uzņemšana. Mūsdienās ir zināms, ka ir pārtikas produkti, kas var būt Vibrio cholerae transmisijas nesēji. Daži no šiem pārtikas produktiem ir: gliemenes, austeres, gliemenes, garneles un krabji.

Lai vesels indivīds būtu slims, apmēram 10 ⁵ - 10 ⁸ baktērijas, nepieciešama liela inokulāta deva . Tomēr cilvēkiem ar novājinātu vai nepietiekamu uzturu pietiek ar daudz mazāku sējmateriāla daudzumu. Slimības inkubācijas periods svārstās no 6 stundām līdz 5 dienām.

epidemioloģija

Lai gan ir informācija par holēras epidēmijām kopš 14. gadsimta, pirmās dokumentētās pandēmijas ir datētas ar 19. gadsimta sākumu. Laikā no 1817. līdz 1923. gadam notika vismaz sešas zināmas holēras pandēmijas, ko izraisīja Vibrio cholerae klasiskais biotips.

Šī pandēmiju sērija sākās no Indijas, galvenokārt no Gangas upes deltas. Kad tas sasniedza Tuvos Austrumus, tas no turienes izvērsās arī Eiropā. Vēl viens iebraukšanas ceļš uz Eiropu bija Vidusjūra caur karavānām no Arābijas. No Eiropas tas nonāca Amerikā.

No 1923. līdz 1961. gadam šai slimībai bija bez pandēmijas periods, un bija zināmi tikai vietējie holēras gadījumi. Sākot ar 1961. gadu, tas atjaunojas ar jaunu biotipu ar nosaukumu Tor, kas izraisīja septīto pandēmiju.

Kopš 1990. gadiem ir identificētas vairāk nekā 200 serogrupas un netipiskas Tor formas. 1991. gadā notika astotā holēras pandēmija. Pašlaik holēras gadījumi galvenokārt attiecas tikai uz Āfrikas valstīm uz dienvidiem no Sahāras, Indijas, Dienvidaustrumu Āzijas un dažiem Karību jūras reģioniem. Šajos reģionos tā ir kļuvusi endēmiska.

Darbības forma

Baktērijas ražo vairākus toksīnus, bet klasiskos slimības dehidrējošos caurejas simptomus izraisa holēras enterotoksīns (TC).

To veido netoksisks B apakšvienība un fermentatīvi aktīva A apakšvienība. B apakšvienība iedarbojas uz tievās zarnas epitēlija šūnu receptoriem. A apakšvienība aktivizē adenilāta ciklāzi.

Enterotoksīns saistās ar zarnu gļotādas šūnām caur baktēriju pili un izraisa caureju un dehidratāciju, aktivizējot enzīma adenilāta ciklāzi.

Tas palielina starpšūnu cikliskā adenozīna monofosfāta ražošanu, liekot gļotādas šūnām sūknēt lielu daudzumu ūdens un elektrolītus.

Vibrio cholerae izdala citus toksīnus, piemēram, ZOT un ACE. Viņi darbojas, neitralizējot imūnsistēmas šūnas, kas spēj likvidēt vibros (IgG gadījums). Viņi var arī neitralizēt holēras enterotoksīnu (IgA gadījums).

Simptomi un ārstēšana

Simptomi ir: hipovolēmisks šoks, vemšana, caureja, acidoze, muskuļu krampji, sausa āda, stiklotas vai nogrimušas acis, augsts sirdsdarbības ātrums, letarģija un miegainība.

Endēmiskajos apgabalos baktēriju klātbūtne ir konstatēta cilvēkiem, kas atrodas tuvu cilvēkiem ar holēru. Pacientiem nav redzamu slimības simptomu, kas norāda uz asimptomātisku personu esamību.

Holera ir novēršama, un ir iekšķīgas vakcīnas, kas ir efektīvas pret slimību līdz 60-66%. Tomēr uzliesmojumus var izraisīt dabas notikumi vai arī cilvēki. Tas notiek, piesārņojot ūdeni vai apdraudot piekļuvi drošam ūdenim un sanitārijai.

Atbilstoša un savlaicīga rehidratācijas terapija var samazināt mirstību līdz mazāk nekā 1%. Ārstēšana ar antibiotikām var samazināt vibrio izdalīšanos. Tomēr neviens no šiem ārstēšanas pasākumiem nav būtiski mainījis slimības izplatību.

Antibiotikas, ko parasti lieto pieaugušajiem, ir tās, kas pieder doksiciklīna un tetraciklīna grupai. Nitrofurāna furazolidonu lieto grūtniecēm. Bērniem ieteicams lietot sulfametoksazolu un trimetoprimu (SMZ + TMP).

Epidēmiju kontroles pamatelements ir notekūdeņu un sanitāro apstākļu atbilstoša sanitārā pārvaldība kopumā. Šajā nozīmē holēra ir slimība, kas saistīta ar nabadzības apstākļiem.

Vibrio cholerae klātbūtni organismā nosaka ar laboratorijas testiem, piemēram, PCR, ELISA testu vai selektīvu barotni.

Atsauces

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. un Martinez-Urtaza, J. (2017). Vibrijas, kas nav holēras: mikrobu barometrs no klimata izmaiņām. Tendences Mikrobiols. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ, un Mekalanos, JJ (1998). Toksigēno Vibrio cholerae epidemioloģija, ģenētika un ekoloģija. Mikrobioloģijas un molekulārās bioloģijas pārskati.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM un G. Balakrish Nair, GB (Red.). (2008). Vibrio holēras. Genomika un molekulārā bioloģija. Caister Academic Press. Bangladeša. 218 lpp.
4. Stikla RI, Melnais RE (1992) Holera epidemioloģija (129.-154. Lpp.). In: Barua D., Greenough PB (red.) Cholera. Infekcijas slimību pašreizējās tēmas. Springers, Bostona, Ņujorka.
5. Kierek, K. un Watnick, PI (2003). Vibrio cholerae bioplēves attīstības vides noteicošie faktori. Lietišķā un vides mikrobioloģija. 69 (9); 5079-5088.
6. Perezs-Rosass, N. un Hazents, TC (1989). In Vibrio cholerae un Escherichia coli izdzīvošana situācijā tropiskā lietus meža iztecē. Lietišķā un vides mikrobioloģija. 55 (2): 495–499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. un Fisch, A. (2017). Holēras patiesais slogs un risks: ietekme uz profilaksi un kontroli. Lancet. Infekcijas slimību pārskats. 7 (8): 521–530.