VIBRIO CHOLERAE: CHARAKTERISTIKA, MORFOLOGIE, LOKALITA - BIOLOGIE - 2025

Vibrio cholerae je fakultativní, bičíkovitá gramnegativní anaerobní bakterie. Tento druh je příčinou onemocnění cholery u lidí. Toto střevní onemocnění způsobuje těžký průjem a pokud není řádně postaráno, může způsobit smrt. Ročně způsobuje více než 100 000 úmrtí, většinou u dětí.

Cholera se přenáší kontaminovaným jídlem a vodou nebo kontaktem mezi lidmi. Léčba zahrnuje rehydratační terapii a specifická antibiotika. Existují relativně úspěšné orální vakcíny.

Vibrio cholerae vidět pod transmisním elektronovým mikroskopem. Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), přes Wikimedia Commons

Obecné vlastnosti

Vibrio cholerae je jednobuněčný organismus s buněčnou stěnou. Buněčná stěna je tenká, složená z peptidoglykanu mezi dvěma fosfolipidovými membránami. Žije ve vodním prostředí, zejména v ústí řek a rybnících, které jsou spojeny s planktonem, řasami a zvířaty. Jsou známy dva biotypy a několik sérotypů.

Biofilmy

Bakterie je součástí bakterioplanktonu v tělech vody, a to jak ve volné formě (vibrace), tak ve formě tenkých filmů (biofilmy) na organických površích.

Tyto biofilmy jsou tvořeny skupinami bakterií obklopených vodními kanály. Adheze biofilmu je možná díky produkci polysacharidů z vnější membrány.

Geny

Vibrio cholerae má dva chromozomy ve formě plazmidů. Patogenní plemena nesou geny, které kódují produkci toxinu cholery (CT).

Dále zahrnují geny pro tzv. Kolonizační faktor. Pilus je ko-regulován toxinem (TCP) a regulačním proteinem (ToxR). Tento protein reguluje expresi CT a TCP. Část genetické informace, která kóduje tyto faktory patogenity, je poskytována bakteriofágy.

Genome

Její genom se skládá ze 4,03 Mb distribuovaných do dvou chromozomů s nestejnou velikostí. Je známa sekvence DNA celého genomu kmene O1 V. cholerae O1 N16961.

Zdá se, že organizované sekvence na chromozomu 1 jsou zodpovědné za různé procesy. Mezi ně patří multiplikace DNA, dělení buněk, transkripce genu, translace proteinu a biosyntéza buněčné stěny.

Na chromozomu 2 jsou syntetizovány ribozomální proteiny, které jsou zodpovědné za transport cukrů, iontů a aniontů, metabolismus cukrů a opravu DNA.

V této bakterii bylo detekováno nejméně sedm bakteriofágů nebo vláknitých fágů. Fágy jsou parazitární viry bakterií. Fágový CTX přispívá částí sekvence, která kóduje syntézu toxinu cholery (CT). Je to kvůli lysogenní konverzi, Stručně řečeno, patogenita určitých kmenů Vibrio cholerae závisí na komplexním genetickém systému patogenních faktorů. Mezi nimi je kolonizační faktor pilusu, který je regulován toxinem (TCP), a regulačním proteinem (ToxR), který reguluje expresi CT a TCP.

Nákaza

Když lidé konzumují kontaminované jídlo nebo vodu, bakterie vstupují do jejich zažívacího systému. Po dosažení tenkého střeva masově ulpívá na epitelu.

Jakmile tam, to vylučuje toxin, což způsobuje biochemické procesy, které způsobují průjem. V tomto prostředí se bakterie živí a rozmnožují a uvolňují se zpět do životního prostředí výkaly. Jeho reprodukce je dvojstranná.

Fylogeneze a taxonomie

Rod Vibrio zahrnuje více než 100 popsaných druhů. Z toho 12 způsobuje onemocnění u lidí. Patří do domény Bacteria, Proteobacteria phylum (skupina gama), řádu Vibrionales, rodiny Vibrionaceae.

Vibrio cholerae je druh dobře definovaný biochemickými a DNA testy. Je pozitivní na katalázu a oxidázu; a nefermentuje laktózu.

Italský lékař Filippo Pacini byl první, kdo izoloval bakterie cholery v roce 1854. Pacini mu dal vědecké jméno a identifikoval jej jako původce nemoci.

Je známo více než 200 séroskupin Vibrio cholerae, ale dosud je toxických pouze 01 a 0139. Každá séroskupina může být rozdělena do různých antigenních forem nebo sérotypů. Mezi ně patří Ogawa a Inaba nebo různé biotypy, jako jsou klasické a Tor.

Morfologie

Vibrio cholerae je bacil (bakterie ve tvaru tyčinky nebo tyčinky) dlouhé 1,5-2 μm a široké 0,5 μm. Má jeden flagellum umístěný na jednom z jeho pólů. Má cytoplazmatickou membránu obklopenou tenkou stěnou peptidoglykanu.

Vnější membrána má složitější strukturu tvořenou fosfolipidy, lipoproteiny, lipopolysacharidy a polysacharidovými řetězci.

Vnější membrána se promítá do polysacharidových řetězců, které jsou zodpovědné za adhezní kapacitu bakterií a vytvářejí biofilmy.

Kromě toho chrání spolu s buněčnou stěnou cytoplazmu před žlučovými solemi a hydrolytickými enzymy produkovanými lidským střevním traktem.

Místo výskytu

Zabírá dvě velmi různá stanoviště: vodní prostředí a lidská střeva. Ve své volné fázi se Vibrio cholerae daří v teplých vodách s nízkou slaností.

Může žít v řekách, jezerech, rybnících, ústí řek nebo v moři. Je endemický v Africe, Asii, Jižní Americe a Střední Americe. Pak jako parazit žije v tenkém střevě lidí.

Bakterie je dokonce nalezena v tropických plážích, ve vodách s 35% slaností a teplotami 25 ° C.

Přítomnost patogenního Vibrio cholerae byla hlášena v suchých zónách a ve vnitrozemí v Africe. To ukazuje, že druh může přežít v mnohem větším rozsahu variace stanovišť, než se dříve myslelo.

Některé studie ukazují, že Vibrio cholerae je divoká bakterie vyskytující se ve sladkovodních útvarech v tropických deštných pralesech.

Reprodukce a životní cyklus

Jako bakterie se rozmnožuje binárním štěpením nebo biparticí. Vibrio cholerae přetrvává ve vodě jako volné planktonické vibrace nebo agregáty vibrací.

Agregáty vibrací tvoří biofilmy ve fytoplanktonu, zooplanktonu, hmyzích hmotách vajec, exoskeletonech, detritech a dokonce i na vodních rostlinách. Používají chitin jako zdroj uhlíku a dusíku.

Biofilmy se skládají z naskládaných bakterií obklopených vodními kanály, které jsou k sobě a ke substrátu připojeny externí produkcí polysacharidů. Je to tenká želatinová vrstva bakterií.

Environmentální vibrace jsou přijímány konzumací kontaminovaných potravin nebo vody. Jakmile jsou uvnitř zažívacího systému, bakterie kolonizují epitel tenkého střeva.

Následně se vibrio váže na sliznici pilisem a specializovanými proteiny. Poté začíná jeho množení a sekrece toxinu cholery. Tento toxin podporuje průjem, čímž bakterie znovu vstupují do vnějšího prostředí.

Výživa

Tato bakterie má metabolismus založený na fermentaci glukózy. Ve volném stavu získává potravu ve formě uhlíku a dusíku z různých organických zdrojů. Některé z nich jsou chitin nebo uhlík vylučovaný řasami z fytoplanktonu.

Pro asimilaci železa tento druh produkuje siderofór vibriobaktin. Vibriobaktin je sloučenina chelatující železo, která rozpouští tento minerál a umožňuje jeho absorpci aktivním transportem.

Ve vodním prostředí plní důležité funkce související s jeho výživou v ekosystému. Přispívá k remineralizaci organického uhlíku a minerálních živin.

Na druhé straně je bakteriální. To vše mu přiřazuje významnou roli jako součást bakterioplanktonu v mikrobiálních smyčkách nebo mikrobiálních potravinových sítích ve vodních ekosystémech.

Vibrio cholerae provádí základní procesy trávení potravy venku prostřednictvím látek, které vylučuje. Tento mechanismus je podobný mechanismu jiných bakterií.

Druh působí na substrát a způsobuje rozpuštění esenciálních minerálních prvků pro jeho výživu, které jsou následně absorbovány. Také při hledání a zpracování potravin napadají jiné bakterie. Mohou zaútočit na stejný druh, ale ne na vlastní kmen.

Aby zabil jiné bakterie, používá V. cholerae mechanismus nazývaný sekreční systém typu VI (T6SS). Tento systém je podobný harpuně, která proniká buněčnou stěnou jiných gramnegativních bakterií a způsobuje jejich smrt.

Jsou tedy k dispozici nutriční sloučeniny těchto bakterií T6SS je podobný systému používanému bakteriofágy k naočkování jejich genetické informace do bakteriálních buněk. Tento systém je pravděpodobně také používán Vibrio cholerae k naočkování jeho toxinu v epiteliálních buňkách.

Pathogeny

Přenos

Bakterie jsou přenášeny fekální orální cestou, buď z člověka na člověka, kontaminovanou vodou, předměty nebo potravou. Cholera je výbušná, když se vyskytuje v populaci bez předchozí imunity.

Po celá léta se předpokládalo, že hlavní cestou přenosu choroby je příjem kontaminované vody. Dnes je známo, že existují potraviny, které mohou být nosičem přenosu Vibrio cholerae. Mezi tyto potraviny patří: škeble, ústřice, mušle, krevety a krabi.

Je vyžadována vysoká dávka očkovací látky, aby se zdravý jedinec nemocný, asi 10 ⁵ - 10 ⁸ bakterií. U oslabených nebo podvyživených jedinců však postačuje mnohem menší množství inokula. Inkubační doba onemocnění se pohybuje od 6 hodin do 5 dnů.

epidemiologie

Ačkoli existují informace o epidemiích cholery od 14. století, první zdokumentované pandemie pocházejí z počátku 19. století. V letech 1817 až 1923 se vyskytlo nejméně šest známých pandemií cholery způsobených klasickým biotypem Vibrio cholerae.

Tato série pandemií začala z Indie, hlavně z delty řeky Gangy. Jakmile dosáhl Středního východu, rozšířil se odtamtud do Evropy. Další cestou vstupu do Evropy bylo Středozemní moře, přes karavany z Arábie. Z Evropy to přišlo do Ameriky.

Od roku 1923 do roku 1961 pro toto onemocnění existovalo období bez pandemie a byly známy pouze místní případy cholery. Od roku 1961 se znovu objevuje nový biotyp zvaný Tor, který způsobil sedmou pandemii.

Od 90. let bylo identifikováno více než 200 séroskupin a atypických forem Tor. V roce 1991 došlo k osmé pandemii cholery. V současné době jsou případy cholery omezeny především na regiony subsaharské Afriky, Indie, jihovýchodní Asie a některé oblasti Karibiku. V těchto regionech se stal endemickým.

Forma akce

Bakterie produkují několik toxinů, ale klasické dehydratační průjmové symptomy onemocnění jsou způsobeny enterotoxinem cholery (TC).

Je tvořen netoxickou B podjednotkou a enzymaticky aktivní podjednotkou A. Podjednotka B působí na receptory epitelových buněk tenkého střeva. Podjednotka A aktivuje adenylátcyklázu.

Enterotoxin se váže na buňky střevní sliznice bakteriální pili a způsobuje průjem a dehydrataci aktivací enzymu adenylátcyklázy.

To vede ke zvýšené produkci intracelulárního cyklického adenosin monofosfátu, což způsobuje, že slizniční buňky pumpují velké množství vody a elektrolytů.

Vibrio cholerae uvolňuje další toxiny, jako jsou ZOT a ACE. Působí neutralizací buněk imunitního systému, které jsou schopné eliminovat vibrace (případ IgG). Mohou také neutralizovat enterotoxin cholery (případ IgA).

Příznaky a léčba

Mezi příznaky patří: hypovolemický šok, zvracení, průjem, acidóza, svalové křeče, suchá pokožka, sklovité nebo propadlé oči, vysoký srdeční rytmus, letargie a ospalost.

V endemických oblastech byla přítomnost bakterií detekována u lidí blízkých lidem s cholerou. Pacienti nepředstavují viditelné příznaky onemocnění, což svědčí o existenci asymptomatických jedinců.

Cholere je možné předcházet a existují perorální vakcíny, které jsou účinné proti onemocnění až do 60-66%. Ohniska však mohou být způsobena přírodními událostmi nebo lidmi. K tomu dochází znečištěním vody nebo ohrožením přístupu k bezpečné vodě a hygienickým zařízením.

Adekvátní a včasná rehydratační terapie může snížit úmrtnost na méně než 1%. Antibiotická léčba může snížit uvolňování vibrací. Žádné z těchto léčebných opatření však významně nezměnilo šíření choroby.

Antibiotika běžně používaná u dospělých jsou antibiotika ze skupiny doxycyklin a tetracyklin. Nitrofuran Furazolidon se používá u těhotných žen. U dětí se doporučuje sulfamethoxazol a trimethoprim (SMZ + TMP).

Zásadním prvkem pro kontrolu epidemií je adekvátní hygienické nakládání s odpadními vodami a hygienické podmínky obecně. V tomto smyslu je cholera nemoc spojená s chudobou.

Přítomnost Vibrio cholerae v těle je detekována laboratorními testy, jako je PCR, ELISA test nebo pomocí selektivního kultivačního média.

Reference

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. a Martinez-Urtaza, J. (2017). Non-Cholera vibrace: mikrobiální barometr změny klimatu. Trendy Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ a Mekalanos, JJ (1998). Epidemiologie, genetika a ekologie toxigenu Vibrio cholerae. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM a G. Balakrish Nair, GB (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genomika a molekulární biologie. Caister Academic Press. Bangladéš. 218 s.
4. Glass RI, Black RE (1992) Epidemiologie Cholery (str. 129-154). In: Barua D., Greenough WB (eds) Cholera. Aktuální témata infekční choroby. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. a Watnick, PI (2003). Environmentální determinanty vývoje biofilmu Vibrio cholerae. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. and Hazent, TC (1989). In situ Survival Vibrio cholerae a Escherichia coli v tropickém deštném pralese. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 55 (2): 495 - 499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. a Fisch, A. (2017). Skutečná zátěž a riziko cholery: důsledky pro prevenci a kontrolu. Lancet. Přezkum infekčních chorob. 7 (8): 521-530.