Характеристики холерных вибрионов, таксономия, морфология, среда обитания



Vibrio cholerae Это факультативная, жгутиковая анаэробная грамотрицательная бактерия. Этот вид является причиной заболевания холерой у людей. Это кишечное заболевание вызывает тяжелую диарею и может привести к смерти, если его не адекватно лечить. Вызывает более 100 000 смертей в год, в основном у детей.

Холера передается через загрязненную воду и пищу или от человека к человеку. Лечение включает регидратационную терапию и специфические антибиотики. Есть вакцины от перорального применения относительного успеха.

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Филогения и таксономия
  • 3 Морфология
  • 4 Хабитат
  • 5 Размножение и жизненный цикл
  • 6 Питание
  • 7 Патогенез
    • 7.1 Передача
    • 7.2 Эпидемиология
    • 7.3 Форма действия
  • 8 Симптомы и лечение
  • 9 Ссылки

Общие характеристики

Vibrio cholerae Это одноклеточный организм с клеточной стенкой. Клеточная стенка тонкая, состоит из пептидогликана между двумя фосфолипидными мембранами. Он обитает в водной среде, особенно в устьях и прудах, связанных с планктоном, водорослями и животными. Известно два биотипа и несколько серотипов.

биопленки

Бактерия является частью бактериопланктона в водоемах как в свободной форме (вибрионы), так и образуя тонкие пленки (биопленки) на органических поверхностях..

Эти биопленки состоят из групп бактерий, окруженных водными каналами. Адгезия биопленки возможна благодаря производству полисахаридов из внешней мембраны.

гены

Vibrio cholerae Он имеет две хромосомы в виде плазмид. Патогенные расы имеют гены, которые кодируют продукцию токсина холеры (CT на английском языке).

Кроме того, они включают гены так называемого фактора колонизации. Пилус совместно регулируется токсином (TCP) и регуляторным белком (ToxR). Этот белок совместно регулирует экспрессию CT и TCP. Часть генетической информации, которая кодирует эти факторы патогенности, обеспечивается бактериофагами..

геном

Его геном состоит из 4,03 Мб, распределенных по двум хромосомам неравного размера. Последовательность ДНК всего генома штамма N16961 из V. cholerae O1.

Последовательности, организованные в хромосоме 1, по-видимому, ответственны за различные процессы. Среди них: размножение ДНК, деление клеток, транскрипция генов, трансляция белков и биосинтез клеточных стенок.. 

На хромосоме 2 синтезируются рибосомные белки, которые отвечают за транспорт сахаров, ионов и анионов, метаболизм сахаров и репарацию ДНК..

Внутри этой бактерии было обнаружено не менее семи бактериофагов или нитчатых фагов. Фаги - это паразитические вирусы бактерий. Фаг CTX обеспечивает часть последовательности, которая кодирует синтез токсина холеры (CT). Это связано с лизогенной конверсией,

Короче говоря, патогенность определенных штаммов Vibrio cholerae это зависит от сложной генетической системы патогенных факторов. Среди них фактор колонизации пилуса совместно регулируется токсином (TCP) и регуляторным белком (ToxR), который совместно регулирует экспрессию CT и TCP. 

зараза

Когда человек потребляет загрязненную пищу или воду, бактерии попадают в его пищеварительную систему. Когда он достигает тонкой кишки, он массово прилипает к эпителию.

Оказавшись там, он выделяет токсин, вызывающий биохимические процессы, вызывающие диарею. В этой среде бактерии питаются и размножаются, снова попадая в среду через фекалии. Его размножение осуществляется путем двукратного разделения.

Филогения и таксономия

Пол вибрион включает в себя более 100 видов, описанных. Из них 12 вызывают заболевания у людей. Принадлежит к домену Бактерии, тип Proteobacteria (гамма-группа), отряд Vibrionales, семейство Vibrionaceae.

Vibrio cholerae это биологические и ДНК-тесты, четко определенные виды. Тест положительный на каталазу и оксидазу; и не ферментирует лактозу.

Итальянский доктор Филиппо Пачини был первым, кто выделил бактерии холеры в 1854 году. Пачини дал ему научное название и назвал его возбудителем болезни..

Более 200 серогрупп Vibrio cholerae, но на сегодняшний день только 01 и 0139 являются токсикогенными. Каждая серогруппа может быть разделена на различные антигенные формы или серотипы. Среди них Огава и Инаба, или различные биотипы, такие как классический и Tor.

морфология

Vibrio cholerae Это бацилла (палочковидные или палочковидные бактерии) длиной 1,5-2 мкм и шириной 0,5 мкм. У него есть один флагело, расположенный на одном из его полюсов. Он имеет цитоплазматическую мембрану, окруженную тонкой стенкой пептидогликана.

Наружная мембрана имеет более сложную структуру, образованную фосфолипидами, липопротеинами, липополисахаридами и полисахаридными цепями..

Наружная мембрана выступает в направлении цепей полисахаридов, которые отвечают за адгезивную способность бактерий и образуют биопленки.

Кроме того, рядом с клеточной стенкой он защищает цитоплазму от солей желчных кислот и гидролитических ферментов, вырабатываемых кишечным трактом человека..

среда обитания

Он занимает две совершенно разные среды обитания: водную среду и кишечник человека. В свободной фазе, Vibrio cholerae развивается в теплых водах слабой солености.

Он может жить в реках, озерах, прудах, устьях или в море. Он эндемичен в Африке, Азии, Южной Америке и Центральной Америке. Затем в качестве паразита он обитает в тонкой кишке человека.

Бактерии можно найти даже в районах тропических пляжей, в водах с соленостью 35% и температурой 25 ° C.

Наличие Vibrio cholerae болезнетворные микроорганизмы в засушливых районах и на внутренних территориях Африки. Это указывает на то, что вид может выживать с амплитудой изменения среды обитания, значительно превышающей ранее предполагаемые..

Некоторые исследования показывают, что  Vibrio cholerae Это дикая бактерия в водоемах пресной воды в тропических лесах.

Воспроизводство и жизненный цикл

Будучи бактерией, она размножается бинарным делением или разделением на две части. Vibrio cholerae сохраняется в воде как свободные планктонные вибрионы или агрегаты вибрионов.

Агрегаты вибрионов образуют биопленки в фитопланктоне, зоопланктоне, массах яиц насекомых, экзоскелетах, детрите и даже на водных растениях. Они используют хитин в качестве источника углерода и азота.

Биопленки состоят из уложенных друг в друга бактерий, окруженных водными каналами, прилипших друг к другу и к субстрату при внешнем производстве полисахаридов. Это тонкий желатиновый слой бактерий.

Экологические вибрионы попадают в организм через потребление загрязненной пищи или воды. Попав внутрь пищеварительной системы, бактерии колонизируют эпителий тонкой кишки.

Впоследствии вибрион прикрепляется к слизистой оболочке с помощью пили и специализированных белков. Затем начинается его размножение и выделение токсина холеры. Этот токсин способствует диарее, с которой бактерии снова попадают во внешнюю среду..

питание

Эта бактерия имеет метаболизм, основанный на ферментации глюкозы. В свободном состоянии он получает пищу в виде углерода и азота из различных органических источников. Некоторые из них - это хитин или углерод, выделяемые водорослями фитопланктона..

Для усвоения железа этот вид продуцирует сидерофору вибриобактина. Вибриобактин - это хелатообразующее соединение железа, которое растворяет этот минерал, что позволяет ему абсорбироваться активным транспортом..

В водной среде он выполняет важные функции, связанные с питанием в экосистеме. Способствует реминерализации органического углерода и минеральных питательных веществ..

С другой стороны, это бактерицидно. Все это отводит соответствующую роль как часть бактериопланктона в микробных петлях или микробных трофических сетях в водных экосистемах..

Vibrio cholerae выполняет фундаментальные процессы, чтобы переварить свою пищу снаружи, через вещества, которые она выделяет. Этот механизм похож на механизм других бактерий.

Вид действует на субстрат, вызывая растворение минеральных элементов, необходимых для его питания, которые впоследствии поглощаются. Также при поиске и переработке пищи они атакуют другие бактерии. Они могут атаковать один и тот же вид, но не свой собственный.

Убить другие бактерии, V. cholerae использует механизм, называемый секреторной системой типа VI (T6SS). Эта система похожа на гарпун, который проникает в клеточную стенку других грамотрицательных бактерий, вызывая их гибель.

Таким образом, питательные соединения этих бактерий доступны. T6SS похож на систему, используемую бактериофагами для инокуляции их генетической информации в бактериальных клетках. Эта система, возможно, также используется Vibrio cholerae привить свой токсин в эпителиальных клетках.

патогенез

передача

Бактерия передается фекально-оральным путем, от человека к человеку, водой, предметами или загрязненной пищей. Холера взрывоопасна, когда она встречается в популяции без предыдущего иммунитета.

В течение многих лет считалось, что основным путем передачи заболевания является проглатывание загрязненной воды. В настоящее время известно, что существуют продукты, которые могут быть средством передачи Vibrio cholerae. Некоторые из этих продуктов включают: моллюсков, устриц, мидий, креветок и крабов.

Для того, чтобы здоровый человек заболел, требуется высокая доза инокулята, около 105 - 108 бактерии. Однако гораздо меньшего количества инокулята достаточно для ослабленных или истощенных людей. Инкубационный период заболевания колеблется от 6 часов до 5 дней.

эпидемиология

Хотя существует информация об эпидемиях холеры с 14-го века, первые документированные пандемии относятся к началу 19-го века. Между 1817 и 1923 годами было зарегистрировано как минимум шесть известных пандемий холеры, вызванных классическим биотипом Vibrio cholerae.

Эта серия пандемий началась в Индии, в основном из дельты реки Ганг. Достигнув Ближнего Востока, он распространился оттуда в Европу. Другим способом войти в Европу было Средиземное море через караваны, прибывающие из Аравии. Из европы приехал в америку.

С 1923 по 1961 год был период, свободный от пандемии этого заболевания, и были известны только местные случаи холеры. С 1961 года он появляется с новым биотипом под названием Tor, который вызвал седьмую пандемию.

С 1990-х годов было идентифицировано более 200 серогрупп и нетипичных форм Tor. В 1991 году произошла восьмая пандемия холеры. В настоящее время случаи заболевания холерой в основном ограничены регионами Африки к югу от Сахары, Индии, Юго-Восточной Азии и некоторыми районами Карибского бассейна. В этих регионах это стало эндемичным.

Форма действия

Бактерия производит несколько токсинов, но классические диарейные дегидратирующие симптомы заболевания вызваны энтеротоксином холеры (КТ)..

Он образован нетоксичной субъединицей B и энзиматически активной субъединицей A. Субъединица B действует на рецепторы эпителиальных клеток тонкой кишки. Субъединица А активирует аденилатциклазу.

Энтеротоксин связывается с клетками слизистой оболочки кишечника через бактериальный пили и вызывает диарею и обезвоживание путем активации фермента аденилатциклазы..

Это приводит к увеличению выработки внутриклеточного циклического аденозинмонофосфата, который заставляет клетки слизи перекачивать большое количество воды и электролитов..

Vibrio cholerae выпускает другие токсины, такие как ZOT и ACE. Они действуют путем нейтрализации клеток иммунной системы, которые способны устранять вибрионы (случай IgG). Они также могут нейтрализовать энтеротоксин холеры (случай IgA).

Симптомы и лечение

Среди симптомов: гиповолемический шок, рвота, диарея, ацидоз, мышечные спазмы, сухость кожи, застекленные или запавшие глаза, учащенное сердцебиение, вялость и сонливость..

В эндемичных районах присутствие бактерий было обнаружено у людей, близких к больным холерой. Пациенты не имеют видимых симптомов заболевания, что указывает на наличие бессимптомных лиц.

Холера предотвратима, и существуют эффективные пероральные вакцины против этой болезни до 60-66%. Тем не менее, вспышки могут быть вызваны природными явлениями или людьми. Это происходит при загрязнении воды или ухудшении доступа к питьевой воде и санитарии.

Соответствующая и своевременная регидратационная терапия может снизить смертность до менее чем 1%. Лечение антибиотиками может уменьшить высвобождение вибрионов. Тем не менее, ни одна из этих мер лечения существенно не изменила распространение заболевания..

Антибиотики, обычно используемые у взрослых, относятся к группе доксиклина и тетрациклина. У беременных женщин используется нитрофуран Фуразолидон. Детям рекомендуются сульфаметоксазол и триметоприм (СМЗ + ТМП).

Основополагающим элементом борьбы с эпидемиями является адекватное санитарное управление сточными водами и санитарные условия в целом. В этом смысле холера - это заболевание, связанное с условиями бедности..

Наличие Vibrio cholerae в организме обнаруживается с помощью лабораторных тестов, таких как ПЦР, ИФА или использование селективных питательных сред.

ссылки

  1. Бейкер-Остин С., Тринанес Дж., Гонсалес-Эскалона Н. и Мартинес-Уртаза Дж. (2017). Non-cholera vibrios: микробный барометр изменения климата. Тенденции Микробиол. 25, 76-84.
  2. Faruque, S.M., Albert, M.J., и Mekalanos, J.J. (1998). Эпидемиология, генетика и экология токсигена Vibrio cholerae. Микробиология и Молекулярная Биология Обзоры.62 (4); 1301-1314.
  3. Фарук, С. М. и Г. Балакриш Наир, Г. Б. (Ред.). (2008). Vibrio cholerae Геномика и молекулярная биология. Caister Academic Press. Бангладеш. 218 р.
  4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Эпидемиология холеры (стр. 129-154). в: Barua D., Greenough W.B. (ред.) Холера. Актуальные темы инфекционных заболеваний. Спрингер, Бостон, Нью-Йорк.
  5. Кирек К. и Ватник П. И. (2003). Экологические детерминанты развития биопленки Vibrio cholerae. Прикладная и экологическая микробиология. 69 (9); 5079-5088.
  6. Perez-Rosas, N. and Hazent, T.C. (1989). Выживание in situ Vibrio cholerae и Кишечная палочка в тропическом лесу водораздела. Прикладная и экологическая микробиология. 55 (2): 495-499.
  7. Цукерман, Дж. Н., Ромбо, Л. и Фиш, А. (2017). Истинное бремя и риск заболевания холерой: последствия для профилактики и борьбы. Ланцет. Обзор инфекционных заболеваний. 7 (8): 521-530.