Vibrio cholerae egenskaper, taxonomi, morfologi, livsmiljö

Vibrio cholerae Det är en fakultativ, flagellerad anaerob gramnegativ bakterie. Arten är orsaken till kolersjukdom hos människor. Denna tarmsjukdom orsakar allvarlig diarré och kan orsaka död om den inte behandlas på ett adekvat sätt. Orsakar mer än 100 000 dödsfall per år, främst hos barn.

Kolera överförs via förorenat vatten och mat eller genom personligt kontakt. Behandlingen omfattar rehydreringsbehandling och specifika antibiotika. Det finns vacciner av oral administrering av relativ framgång.

index

• 1 Allmänna egenskaper
• 2 Phylogeny och taxonomi
• 3 Morfologi
• 4 Habitat
• 5 Reproduktion och livscykel
• 6 näring
• 7 patogenes
  • 7.1 Överföring
  • 7.2 Epidemiologi
  • 7.3 Handlingsform
• 8 symtom och behandling
• 9 referenser

Allmänna egenskaper

Vibrio cholerae Det är en encellell organism med en cellvägg. Cellväggen är tunn, sammansatt av peptidoglykan mellan två fosfolipidmembran. Den lever i vattenmiljöer, särskilt flodmynningar och dammar, i samband med plankton, alger och djur. Två biotyper och flera serotyper är kända.

biofilmer

Bakterien är en del av bakterioplankton i vattenkroppar, både i fri form (vibrios) och bildande tunnfilmer (biofilmer) på organiska ytor.

Dessa biofilmer består av grupper av bakterier omgivna av vattenkanaler. Biofilmens vidhäftning är möjlig tack vare framställningen av polysackarider från det yttre membranet.

gener

Vibrio cholerae Den har två kromosomer i form av plasmider. Patogena raser har gener som kodar för produktion av koleratoxin (CT för dess akronym på engelska).

Dessutom innefattar de gener för den så kallade koloniseringsfaktorn. Pilus co-regleras av toxin (TCP) och ett reglerande protein (ToxR). Detta protein co-reglerar uttrycket av CT och TCP. En del av den genetiska informationen som kodar för dessa patogenitetsfaktorer tillhandahålls av bakteriofager.

genomet

Dess genom består av 4,03 Mb fördelat i två kromosomer av ojämn storlek. DNA-sekvensen för hela genomet av stammen N16961 av V. cholerae O1.

Sekvenserna anordnade på kromosom 1 verkar vara ansvariga för olika processer. Bland dessa är DNA-multiplikation, celldelning, gentranskription, proteinöversättning och cellväggbiosyntes. 

På kromosom 2 syntetiseras ribosomala proteiner, vilka är ansvariga för transport av sockerarter, joner och anjoner, sockers metabolism och reparation av DNA.

Inom denna bakterie har åtminstone sju bakteriofager eller filamentösa fager detekterats. Fager är parasitära virus av bakterier. Fag CTX tillhandahåller en del av sekvensen som kodar syntesen av koleratoxin (CT). Detta beror på den lysogena omvandlingen,

Kort sagt, patogeniteten hos vissa stammar av Vibrio cholerae det beror på ett komplext genetiskt system av patogena faktorer. Bland dem är koloniseringsfaktorns faktor co-reglerad av toxin (TCP) och ett reglerande protein (ToxR) som samreglerar uttrycket av CT och TCP. 

smitta

När människan konsumerar förorenad mat eller vatten kommer bakterierna in i hans matsmältningssystem. När den når tunntarmen, klibbar den en massa till epitelet.

En gång där utsöndrar det toxinet som orsakar de biokemiska processer som orsakar diarré. I denna miljö väcker och reproducerar bakterierna, som släpps igen i mediet genom avföring. Dess reproduktion är genom bipartition.

Fylogeni och taxonomi

Kön Vibrio innehåller mer än 100 beskrivna arter. Av dessa orsakar 12 sjukdomar hos människor. Tillhör domänen Bakterier, phylum Proteobacteria (gamma-grupp), beställa Vibrionales, family Vibrionaceae.

Vibrio cholerae Det är en väldefinierad art genom biokemiska och DNA-test. Testa positivt för katalas och oxidas; och det fermenterar inte laktos.

Den italienska läkaren Filippo Pacini var den första som isolerade kolera bakterier år 1854. Pacini gav det ett vetenskapligt namn och identifierade det som orsakssambandet till sjukdomen.

Mer än 200 serogrupper av Vibrio cholerae, men hittills är endast 01 och 0139 giftiga. Varje serogrupp kan delas in i olika antigena former eller serotyper. Bland dessa är Ogawa och Inaba, eller olika biotyper som klassiker och Tor.

morfologi

Vibrio cholerae Det är en bacillus (stavformad eller stångformad bakterier) med en längd av 1,5-2 μm och 0,5 μm bred. Den har en enda flagelo belägen i en av dess poler. Den har ett cytoplasmatiskt membran omgivet av en tunn vägg av peptidoglykan.

Yttermembranet har en mer komplex struktur bildad av fosfolipider, lipoproteiner, lipopolysackarider och polysackaridkedjor.

Det yttre membranet mot kedjor av polysackarider som är ansvariga för bakteriernas vidhäftningskapacitet och bildar biofilmer.

Vidare skyddar den vid sidan av cellväggen cytoplasman från gallesalterna och hydrolytiska enzymer som produceras av människans tarmkanal.

livsmiljö

Det upptar två mycket olika livsmiljöer: vattenmiljöer och mänskliga tarmar. I sin fria fas, Vibrio cholerae det utvecklas i varmt vatten med låg salthalt.

Den kan leva i floder, sjöar, dammar, flodmynningar eller i havet. Det är endemiskt i Afrika, Asien, Sydamerika och Centralamerika. Därefter bevarar den som en parasit människans tunntarma.

Bakterierna finns även i områden med tropiska stränder, i vatten med 35% salthalt och temperaturer på 25 ° C.

Närvaron av Vibrio cholerae patogener i torra områden och inlandet i Afrika. Detta indikerar att arten kan överleva i en amplitud av habitatvariation mycket högre än tidigare tanke..

Vissa studier visar att  Vibrio cholerae Det är en vild bakterie i kroppar av färskvatten i tropiska skogar.

Reproduktion och livscykel

Att vara en bakterie reproducerar den genom binär klyvning eller bipartition. Vibrio cholerae kvarstår i vattnet som fritt plankton vibrios eller vibrios aggregat.

Vibrios aggregat bildar biofilmer i fytoplankton, zooplankton, insektsäggmassor, exoskeletoner, detritus och även på vattenväxter. De använder kitin som källa till kol och kväve.

Biofilmer består av staplade bakterier omgivna av vattenkanaler, vidhäftade mot varandra och på substratet genom extern produktion av polysackarider. Det är ett tunt gelatinöst lager av bakterier.

Miljömässiga vibrios intas genom konsumtion av förorenad mat eller vatten. En gång inuti matsmältningssystemet koloniserar bakterierna tarmens epitel.

Därefter fästs vibrio på slemhinnan med hjälp av pili och specialiserade proteiner. Sedan börjar det dess multiplikation och utsöndringen av koleratoxinet. Detta toxin främjar diarré, med vilken bakterierna återgår till den yttre miljön.

näring

Denna bakterie har en metabolism baserad på fermentering av glukos. I fria tillstånd erhåller den sin mat i form av kol och kväve från olika organiska källor. Några av dessa är kitin eller kol som utsöndras av fytoplanktonalger.

För assimilering av järn, producerar arten siderophor vibriobactin. Vibriobactin är en järnkelaterande förening som löser upp detta mineral, vilket gör det möjligt att absorbera den genom aktiv transport.

I vattenmiljöer uppfyller den viktiga funktioner relaterade till näring i ekosystemet. Bidrar till remineralisering av organiska kol- och mineralämnen.

Å andra sidan är det bakterievätande. Allt detta tilldelar en relevant roll som en del av bakterioplankton i mikrobiella slingor eller mikrobiella trofiska nätverk i akvatiska ekosystem.

Vibrio cholerae utför de grundläggande processerna för att smälta maten utanför, genom de substanser som den utsöndrar. Denna mekanism liknar den hos andra bakterier.

Arten verkar på substratet vilket orsakar upplösningen av mineralämnena som är väsentliga för dess näring, vilka därefter absorberas. Även vid sökning och bearbetning av mat attackerar de andra bakterier. De kan attackera samma art, men inte egen stam.

Att döda andra bakterier, V. cholerae använder en mekanism som kallas typ VI-sekretionssystem (T6SS). Detta system liknar en harpun som penetrerar cellväggen hos andra gramnegativa bakterier som orsakar deras död.

Således är näringsämnena av dessa bakterier tillgängliga. T6SS liknar det system som används av bakteriofager för att ympa sin genetiska information i bakterieceller. Detta system används eventuellt också av Vibrio cholerae att ympa sitt toxin i epitelcellerna.

pathogeny

överföring

Bakterierna överförs via fekal-oral väg, antingen person till person, genom vatten, föremål eller förorenad mat. Kolera är explosiv när den uppträder i en befolkning utan tidigare immunitet.

I åratal troddes det att huvudvägen för överföring av sjukdomen var intag av förorenat vatten. Numera är det känt att det finns mat som kan vara fordon för överföring av Vibrio cholerae. Några av dessa livsmedel inkluderar: musslor, ostron, musslor, räkor och krabbor.

En hög dos av inokulum krävs för att göra en frisk individ sjuk, cirka 10⁵ - 10⁸ bakterier. Emellertid är en mycket mindre mängd inokulum tillräcklig hos försvagade eller undernärda individer. Inkubationstiden för sjukdomen varierar från 6 timmar till 5 dagar.

epidemiologi

Även om det finns information om koleraepidemier sedan 14-talet, daterar de första dokumenterade pandemierna tillbaka till början av 1800-talet. Mellan 1817 och 1923 fanns det minst sex kända kolera pandemier, orsakade av den klassiska biotypen av Vibrio cholerae.

Denna serie av pandemier startade i Indien, huvudsakligen från Ganges älv delta. När den nått Mellanöstern uppgraderades den därifrån till Europa. Ett annat sätt att komma in i Europa var Medelhavet, genom husvagnarna som kommer från Arabien. Från Europa anlände i Amerika.

Från 1923 till 1961 fanns en period fri från pandemier av denna sjukdom och endast lokala fall av kolera var kända. Från 1961 återkommer den med en ny biotyp som heter Tor som orsakade den sjunde pandemin.

Sedan 1990-talet har mer än 200 serogrupper och atypiska former av Tor identifierats. 1991 inträffade den åttonde kolera pandemin. För närvarande är kolerafall huvudsakligen begränsade till regioner i Afrika söder om Sahara, Indien, Sydostasien och vissa delar av Karibien. I dessa regioner har det blivit endemiskt.

Handlingsform

Bakterien producerar flera toxiner, men de klassiska diarré dehydrerande symtomen på sjukdomen orsakas av kolera enterotoxin (CT).

Den bildas av en icke-toxisk subenhet B och en enzymatisk aktiv subenhet A. B-subenheten verkar på receptorerna i epitelcellerna i tunntarmen. Subenhet A aktiverar adenylatcyklas.

Enterotoxinet binds till cellerna i tarmslimhinnan genom bakteriell pili och orsakar diarré och dehydrering genom att aktivera adenylatcyklasenzymet.

Detta leder till en ökad produktion av intracellulärt cykliskt adenosinmonofosfat, vilket orsakar slemceller att pumpa stora mängder vatten och elektrolyter..

Vibrio cholerae frisätter andra toxiner som ZOT och ACE. De verkar genom att neutralisera celler i immunsystemet som kan eliminera vibrios (IgG-fall). De kan också neutralisera kolera enterotoxin (IgA-fall).

Symtom och behandling

Bland symptomen är: hypovolemisk chock, kräkningar, diarré, acidos, muskelkramper, torr hud, glaserade eller nedsänkta ögon, hög hjärtfrekvens, slöhet och sömnighet.

I endemiska områden har närvaron av bakterier upptäckts hos personer nära kolera patienter. Patienterna har inga synliga symptom på sjukdomen, vilket indikerar förekomsten av asymptomatiska individer.

Kolera är förebyggbar och det finns effektiva orala vacciner mot sjukdomen upp till 60-66%. Utbrott kan emellertid orsakas av naturliga händelser eller orsakas av människor. Detta händer när förorenande vatten eller äventyra tillgången på dricksvatten och sanitet.

Lämplig och snabb rehydreringsterapi kan minska dödligheten till mindre än 1%. Behandling med antibiotika kan minska frisättningen av vibrios. Emellertid har ingen av dessa behandlingsåtgärder väsentligt förändrat sjukdomsutbredningen.

De antibiotika som vanligen används för vuxna är de som ingår i Doxyclin och Tetracyclin-gruppen. Hos kvinnor som är gravida används nitrofuran furazolidon. Hos barn rekommenderas sulfametoxazol och trimetoprim (SMZ + TMP).

Ett grundläggande element för bekämpning av epidemier är den adekvata sanitära hanteringen av avloppsvatten och sanitära förhållanden i allmänhet. I detta avseende är kolera en sjukdom som är förknippad med fattigdomsbetingelser.

Närvaron av Vibrio cholerae i kroppen detekteras med laboratorietester såsom PCR, ELISA eller användningen av selektiva odlingsmedier.

referenser

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. och Martinez-Urtaza, J. (2017). Non-cholera vibrios: Klimatförändringens mikrobiella barometer. Trends Microbiol. 25, 76-84.
2. Faruque, S. M., Albert, M.J., och Mekalanos, J.J. (1998). Epidemiologi, genetik och ekologi av toxigenisk Vibrio cholerae. Mikrobiologi och molekylärbiologi recensioner.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, S. M. och G. Balakrish Nair, G. B. (red.). (2008). Vibrio cholerae Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 sid.
4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Cholera-epidemiologin (sid. 129-154). i: Barua D., Greenough W.B. (eds) kolera. Aktuella ämnen i infektionssjukdom. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. och Watnick, P. I. (2003). Miljömässiga determinanter för Vibrio cholerae Biofilm Development. Applied and Environmental Microbiology. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. och Hazent, T.C. (1989). I Situ Överlevnad av Vibrio cholerae och Escherichia coli i en Tropical Rain Forest Watershed. Applied and Environmental Microbiology. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, J.N., Rombo, L. och Fisch, A. (2017). Den verkliga bördan och risken för kolera: konsekvenser för förebyggande och kontroll. The Lancet. Infectious Diseases Review. 7 (8): 521-530.