Χαρακτηριστικά Vibrio cholerae, ταξινόμηση, μορφολογία, βιότοπος

Vibrio cholerae Πρόκειται για ένα προαιρετικό βακτηριδιακό βακτήριο Gram αρνητικό αναερόβιο. Το είδος είναι η αιτία της ασθένειας της χολέρας στους ανθρώπους. Αυτή η εντερική ασθένεια προκαλεί σοβαρή διάρροια και μπορεί να προκαλέσει θάνατο αν δεν αντιμετωπιστεί επαρκώς. Προκαλεί περισσότερους από 100.000 θανάτους ετησίως, κυρίως σε παιδιά.

Η χολέρα μεταδίδεται μέσω μολυσμένου νερού και τροφής ή μέσω προσωπικής επαφής. Η θεραπεία περιλαμβάνει θεραπεία επανυδάτωσης και ειδικά αντιβιοτικά. Υπάρχουν εμβόλια από του στόματος χορήγηση σχετικής επιτυχίας.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
• 2 Φυλογενία και ταξινόμηση
• 3 Μορφολογία
• 4 Οικότοπος
• 5 Αναπαραγωγή και κύκλος ζωής
• 6 Διατροφή
• 7 Παθογένεια
  • 7.1 Μετάδοση
  • 7.2 Επιδημιολογία
  • 7.3 Μορφή δράσης
• 8 Συμπτώματα και θεραπεία
• 9 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Vibrio cholerae Είναι ένας μονοκύτταρος οργανισμός με κυτταρικό τοίχωμα. Το κυτταρικό τοίχωμα είναι λεπτό, αποτελούμενο από πεπτιδογλυκάνη μεταξύ δύο φωσφολιπιδικών μεμβρανών. Ζει σε υδάτινα περιβάλλοντα, ειδικά εκβολές ποταμών και λίμνες, που συνδέονται με πλαγκτόν, φύκη και ζώα. Δύο βιοτύποι και διάφοροι ορότυποι είναι γνωστοί.

Biofilmes

Το βακτήριο είναι μέρος του βακτηριοπλανκτού σε υδατικά συστήματα, και σε ελεύθερη μορφή (vibrios) και σχηματίζει λεπτές μεμβράνες (biofilms) σε οργανικές επιφάνειες.

Αυτά τα βιοφίλμ αποτελούνται από ομάδες βακτηρίων που περιβάλλουν κανάλια νερού. Η πρόσφυση του βιοφίλμ είναι δυνατή χάρη στην παραγωγή πολυσακχαριτών από την εξωτερική μεμβράνη.

Γονίδια

Vibrio cholerae Έχει δύο χρωμοσώματα υπό τη μορφή πλασμιδίων. Οι παθογόνες φυλές έχουν γονίδια που κωδικοποιούν την παραγωγή τοξίνης χολέρας (CT για το ακρωνύμιό της στα αγγλικά).

Επιπλέον, περιλαμβάνουν γονίδια για τον αποκαλούμενο παράγοντα αποικισμού. Ο pilus συν-ρυθμίζεται από την τοξίνη (TCP) και μια ρυθμιστική πρωτεΐνη (ToxR). Αυτή η πρωτεΐνη συν-ρυθμίζει την έκφραση CT και TCP. Μέρος της γενετικής πληροφορίας που κωδικοποιεί αυτούς τους παράγοντες παθογένειας παρέχεται από τους βακτηριοφάγους.

Genome

Το γονιδίωμα του αποτελείται από 4,03 Mb και κατανέμεται σε δύο χρωμοσώματα άνισου μεγέθους. Η αλληλουχία DNA ολόκληρου του γονιδιώματος του στελέχους Ν16961 του V. cholerae O1.

Οι αλληλουχίες που οργανώνονται στο χρωμόσωμα 1 φαίνεται να είναι υπεύθυνες για διάφορες διαδικασίες. Μεταξύ αυτών, ο πολλαπλασιασμός του DNA, η κυτταρική διαίρεση, η μεταγραφή γονιδίων, η μετάφραση πρωτεϊνών και η βιοσύνθεση κυτταρικού τοιχώματος. 

Στο χρωμόσωμα 2 συντίθενται ριβοσωμικές πρωτεΐνες, οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη μεταφορά σακχάρων, ιόντων και ανιόντων, του μεταβολισμού των σακχάρων και της επιδιόρθωσης του DNA.

Μέσα σε αυτό το βακτήριο έχουν ανιχνευθεί τουλάχιστον επτά βακτηριοφάγοι ή νηματοειδείς φάγοι. Οι φάγνοι είναι παρασιτικοί ιοί βακτηρίων. Ο φάγος CTX παρέχει τμήμα της αλληλουχίας που κωδικοποιεί τη σύνθεση της τοξίνης της χολέρας (CT). Αυτό οφείλεται στην λυσογόνο μετατροπή,

Με λίγα λόγια, η παθογένεια ορισμένων στελεχών του Vibrio cholerae εξαρτάται από ένα σύνθετο γενετικό σύστημα παθογόνων παραγόντων. Μεταξύ αυτών ο παράγοντας του pilus colonization co-regulated από την τοξίνη (TCP) και μια ρυθμιστική πρωτεΐνη (ToxR) που συν-ρυθμίζει την έκφραση CT και TCP. 

Επαφή

Όταν ο άνθρωπος καταναλώνει μολυσμένα τρόφιμα ή νερό, τα βακτήρια εισέρχονται στο πεπτικό σύστημα του. Όταν φθάνει στο λεπτό έντερο, προσκολλάται μαζικά στο επιθήλιο.

Μόλις εκεί, εκκρίνει την τοξίνη προκαλώντας τις βιοχημικές διεργασίες που προκαλούν διάρροια. Σε αυτό το περιβάλλον τα βακτήρια τρέφονται και αναπαράγονται, απελευθερώνονται ξανά στο μέσο μέσω των περιττωμάτων. Η αναπαραγωγή του είναι διμερής.

Φυλογενία και ταξινόμηση

Το φύλο Vibrio περιλαμβάνει περισσότερα από 100 είδη που περιγράφονται. Από αυτά, 12 προκαλούν ασθένειες στους ανθρώπους. Ανήκει στο πεδίο Βακτήρια, phylum Proteobacteria (γ-ομάδα), τάξη Vibrionales, οικογένεια Vibrionaceae.

Vibrio cholerae είναι ένα καλά καθορισμένο είδος με βιοχημικές εξετάσεις και με DNA. Δοκιμάζει θετικά την καταλάση και την οξειδάση. και δεν ζυμώνει τη λακτόζη.

Ο Ιταλός γιατρός Filippo Pacini ήταν ο πρώτος που απομόνωσε τα βακτήρια της χολέρας το 1854. Ο Pacini του έδωσε επιστημονική ονομασία και το αναγνώρισε ως τον αιτιολογικό παράγοντα της νόσου.

Περισσότερα από 200 ομάδες ορολόγων Vibrio cholerae, αλλά μέχρι σήμερα μόνο τα 01 και 0139 είναι τοξικογόνα. Κάθε οροομάδα μπορεί να χωριστεί σε διαφορετικές αντιγονικές μορφές ή σε ορότυπους. Μεταξύ αυτών είναι οι Ogawa και Inaba, ή διαφορετικοί βιοτύποι όπως το κλασικό και το Tor.

Μορφολογία

Vibrio cholerae Πρόκειται για βακίλο (βακτήριο σχήματος ράβδου ή ράβδου) μήκους 1,5-2 μm και πλάτους 0,5 μm. Έχει ένα μόνο φανέλα που βρίσκεται σε έναν από τους πόλους του. Διαθέτει κυτταροπλασματική μεμβράνη που περιβάλλεται από λεπτό τοίχωμα πεπτιδογλυκάνης.

Η εξωτερική μεμβράνη έχει μια πιο σύνθετη δομή που σχηματίζεται από φωσφολιπίδια, λιποπρωτεΐνες, λιποπολυσακχαρίτες και αλυσίδες πολυσακχαριτών.

Η εξωτερική μεμβράνη προεξέχει προς αλυσίδες πολυσακχαριτών που είναι υπεύθυνες για την ικανότητα προσκόλλησης βακτηρίων και σχηματίζουν βιοφίλμ.

Επιπλέον, δίπλα στο κυτταρικό τοίχωμα, προστατεύει το κυτταρόπλασμα από τα χολικά άλατα και υδρολυτικά ένζυμα που παράγονται από την εντερική οδό του ανθρώπου.

Habitat

Καταλαμβάνει δύο πολύ διαφορετικά ενδιαιτήματα: το υδάτινο περιβάλλον και τα ανθρώπινα έντερα. Στην ελεύθερη φάση, Vibrio cholerae αναπτύσσεται σε ζεστά νερά χαμηλής αλατότητας.

Μπορεί να ζει σε ποτάμια, λίμνες, λίμνες, εκβολές ποταμών ή στη θάλασσα. Είναι ενδημικό στην Αφρική, την Ασία, τη Νότια Αμερική και την Κεντρική Αμερική. Στη συνέχεια, ως παράσιτο κατοικεί στο λεπτό έντερο των ανθρώπων.

Τα βακτήρια βρίσκονται ακόμη και σε περιοχές με τροπικές παραλίες, σε ύδατα με αλατότητα 35% και θερμοκρασίες 25 ° C.

Η παρουσία του Vibrio cholerae παθογόνα στις άγονες περιοχές και στην ενδοχώρα στην Αφρική. Αυτό δείχνει ότι το είδος μπορεί να επιβιώσει σε ένα εύρος διακύμανσης οικοτόπων πολύ υψηλότερο από ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί..

Ορισμένες μελέτες το αποδεικνύουν  Vibrio cholerae Πρόκειται για ένα άγριο βακτήριο σε σώματα γλυκού νερού σε τροπικά δάση.

Αναπαραγωγή και κύκλος ζωής

Όντας ένα βακτήριο, αναπαράγεται με δυαδική σχάση ή διμερή διάσπαση. Vibrio cholerae επιμένει στο νερό ως vibrios ελεύθερου πλαγκτού ή αδρανών vibrios.

Τα συσσωματώματα των δονητών σχηματίζουν βιοφίλμ στο φυτοπλαγκτόν, το ζωοπλαγκτόν, τις μάζες των αυγών των εντόμων, τα εξωσκελετά, τα κατάλοιπα και ακόμη και στα υδρόβια φυτά. Χρησιμοποιούν χιτίνη ως πηγή άνθρακα και αζώτου.

Τα βιοφίλμ αποτελούνται από στοιβαγμένα βακτήρια που περιβάλλουν κανάλια νερού, προσκολλημένα μεταξύ τους και στο υπόστρωμα με την εξωτερική παραγωγή πολυσακχαριτών. Είναι ένα λεπτό ζελατινώδες στρώμα βακτηρίων.

Οι περιβαλλοντικοί δονητές απορροφώνται από την κατανάλωση μολυσμένων τροφίμων ή νερού. Μόλις εισέλθουν στο πεπτικό σύστημα, τα βακτήρια αποικίζουν το επιθήλιο του λεπτού εντέρου.

Ακολούθως ο δονητής συνδέεται με τον βλεννογόνο με τη βοήθεια πηλίου και εξειδικευμένων πρωτεϊνών. Στη συνέχεια ξεκινά τον πολλαπλασιασμό και την έκκριση της τοξίνης της χολέρας. Αυτή η τοξίνη προάγει τη διάρροια με την οποία τα βακτήρια επανεισέρχονται στο εξωτερικό περιβάλλον.

Διατροφή

Αυτό το βακτήριο έχει μεταβολισμό βασισμένο στη ζύμωση της γλυκόζης. Στην ελεύθερη κατάσταση παίρνει τα τρόφιμά του με τη μορφή άνθρακα και αζώτου από διάφορες οργανικές πηγές. Ορισμένα από αυτά είναι η χιτίνη ή ο άνθρακας που εκπέμπεται από τα φύκια φυτοπλαγκτόν.

Για την αφομοίωση του σιδήρου, το είδος παράγει το siderophor vibriobactin. Η βιριβοβακτίνη είναι μια ένωση χηλικοποίησης σιδήρου η οποία διαλύει αυτό το ορυκτό επιτρέποντάς της να απορροφηθεί με ενεργή μεταφορά.

Σε υδάτινα περιβάλλοντα, εκπληρώνει σημαντικές λειτουργίες που σχετίζονται με τη διατροφή του στο οικοσύστημα. Συμβάλλει στην ανανέωση οργανικού άνθρακα και ορυκτών θρεπτικών συστατικών.

Από την άλλη πλευρά, είναι βακτηριδιακή. Όλα αυτά αποδίδουν ένα σημαντικό ρόλο ως μέρος του βακτηριοπλανκτού σε μικροβιακούς βρόχους ή μικροβιακά τροφικά δίκτυα σε υδρόβια οικοσυστήματα.

Vibrio cholerae εκτελεί τις θεμελιώδεις διαδικασίες για να αφομοιώσει το φαγητό του έξω από τις ουσίες που εκκρίνει. Αυτός ο μηχανισμός είναι παρόμοιος με αυτόν άλλων βακτηρίων.

Τα είδη δρουν στο υπόστρωμα προκαλώντας τη διάλυση των μεταλλικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για τη διατροφή τους, τα οποία στη συνέχεια απορροφώνται. Επίσης, στην αναζήτηση και την επεξεργασία των τροφίμων επιτίθενται σε άλλα βακτηρίδια. Μπορούν να επιτεθούν στο ίδιο είδος, αλλά όχι στο δικό του στέλεχος.

Για να σκοτώσει άλλα βακτήρια, V. cholerae χρησιμοποιεί ένα μηχανισμό που ονομάζεται σύστημα έκκρισης Τύπου VI (T6SS). Αυτό το σύστημα είναι παρόμοιο με ένα χάρτινο που διεισδύει στο κυτταρικό τοίχωμα άλλων Gram-αρνητικών βακτηρίων που προκαλούν το θάνατό τους.

Έτσι, οι θρεπτικές ενώσεις αυτών των βακτηρίων είναι διαθέσιμες.Το T6SS είναι παρόμοιο με το σύστημα που χρησιμοποιείται από τους βακτηριοφάγους για τον εμβολιασμό της γενετικής τους πληροφορίας σε βακτηριακά κύτταρα. Αυτό το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης από Vibrio cholerae να εμβολιάσει την τοξίνη της στα επιθηλιακά κύτταρα.

Παθογένεια

Μετάδοση

Τα βακτήρια μεταδίδονται μέσω της κοπτικής από του στόματος οδού, είτε από άτομο σε άτομο, από νερό, αντικείμενα ή μολυσμένα τρόφιμα. Η χολέρα είναι εκρηκτική όταν εμφανίζεται σε πληθυσμό χωρίς προηγούμενη ανοσία.

Για χρόνια πιστεύεται ότι η κύρια οδός μετάδοσης της νόσου ήταν η κατάποση μολυσμένου νερού. Σήμερα είναι γνωστό ότι υπάρχουν τρόφιμα που μπορούν να αποτελέσουν οχήματα για τη μετάδοση Vibrio cholerae. Μερικά από αυτά τα τρόφιμα περιλαμβάνουν: μύδια, στρείδια, μύδια, γαρίδες και καβούρια.

Μια υψηλή δόση ενοφθαλμισμού απαιτείται για να γίνει ένα υγιές άτομο άρρωστο, περίπου 10⁵ - 10⁸ βακτήρια Ωστόσο, μια πολύ μικρότερη ποσότητα εμβολίου είναι επαρκής σε άτομα με εξασθένιση ή υποσιτισμό. Η περίοδος επώασης της ασθένειας κυμαίνεται από 6 ώρες έως 5 ημέρες.

Επιδημιολογία

Παρόλο που υπάρχουν πληροφορίες για τις επιδημίες χολέρας από τον 14ο αιώνα, οι πρώτες τεκμηριωμένες πανδημίες χρονολογούνται από τις αρχές του 19ου αιώνα. Μεταξύ 1817 και 1923 υπήρχαν τουλάχιστον έξι γνωστές πανδημίες χολέρας, που προκλήθηκαν από τον κλασικό βιοτύπο του Vibrio cholerae.

Αυτή η σειρά πανδημιών ξεκίνησε στην Ινδία, κυρίως από το δέλτα του ποταμού Γάγγη. Μόλις έφτασε στη Μέση Ανατολή επεκτάθηκε από εκεί στην Ευρώπη. Ένας άλλος τρόπος να μπεις στην Ευρώπη ήταν η Μεσόγειος, μέσα από τα τροχόσπιτα που έρχονταν από την Αραβία. Από την Ευρώπη έφτασε στην Αμερική.

Από το 1923 έως το 1961 υπήρχε μια περίοδος χωρίς πανδημίες της νόσου αυτής και μόνο τοπικές περιπτώσεις χολέρας ήταν γνωστές. Από το 1961 επανεμφανίζεται με ένα νέο βιοτύπο που ονομάζεται Tor που προκάλεσε την έβδομη πανδημία.

Από τη δεκαετία του 1990, εντοπίστηκαν περισσότερες από 200 οροομάδες και άτυπες μορφές Tor. Το 1991, σημειώθηκε η όγδοη πανδημία χολέρας. Επί του παρόντος, οι περιπτώσεις χολέρας περιορίζονται κυρίως στις περιοχές της υποσαχάριας Αφρικής, της Ινδίας, της Νοτιοανατολικής Ασίας και ορισμένων περιοχών της Καραϊβικής. Στις περιοχές αυτές έχει γίνει ενδημικό.

Μορφή δράσης

Το βακτήριο παράγει πολλές τοξίνες, αλλά τα κλασσικά διάρχεια αφυδατωτικά συμπτώματα της νόσου προκαλούνται από την εντεροτοξίνη της χολέρας (CT).

Δημιουργείται από μια μη τοξική υπομονάδα Β και μια ενζυματικά δραστική υπομονάδα Α. Η υπομονάδα Β δρα στους υποδοχείς των επιθηλιακών κυττάρων του λεπτού εντέρου. Η υπομονάδα Α ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση.

Η εντεροτοξίνη δεσμεύεται στα κύτταρα του εντερικού βλεννογόνου μέσω του βακτηριακού πιλιού και προκαλεί διάρροια και αφυδάτωση ενεργοποιώντας το ένζυμο αδενυλικής κυκλάσης.

Αυτό οδηγεί σε αυξημένη παραγωγή ενδοκυτταρικής κυκλικής μονοφωσφορικής αδενοσίνης, η οποία προκαλεί κύτταρα βλέννας να αντλούν μεγάλες ποσότητες νερού και ηλεκτρολυτών..

Vibrio cholerae απελευθερώνει άλλες τοξίνες όπως το ZOT και το ACE. Ενεργούν εξουδετερώνοντας τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που είναι ικανά να εξαλείψουν τους δονητές (περίπτωση IgG). Μπορούν επίσης να εξουδετερώνουν την εντεροτοξίνη της χολέρας (περίπτωση IgA).

Συμπτώματα και θεραπεία

Μεταξύ των συμπτωμάτων είναι: υποβοηθούμενο σοκ, έμετος, διάρροια, οξέωση, μυϊκές κράμπες, ξηροδερμία, τζάμια ή βυθισμένα μάτια, υψηλός καρδιακός ρυθμός, λήθαργος και υπνηλία.

Σε ενδημικές περιοχές, η παρουσία των βακτηριδίων έχει ανιχνευθεί σε άτομα κοντά σε ασθενείς με χολέρα. Οι ασθενείς δεν έχουν ορατά συμπτώματα της νόσου, υποδεικνύοντας την ύπαρξη ασυμπτωματικών ατόμων.

Η χολέρα μπορεί να προληφθεί και υπάρχουν αποτελεσματικά εμβόλια κατά του στόματος κατά της νόσου έως 60-66%. Ωστόσο, τα κρούσματα μπορεί να προκληθούν από φυσικά φαινόμενα ή από ανθρώπους. Αυτό συμβαίνει όταν ρυπαίνουν το νερό ή θέτουν σε κίνδυνο την πρόσβαση στο πόσιμο νερό και την αποχέτευση.

Η κατάλληλη και έγκαιρη θεραπεία επανυδάτωσης μπορεί να μειώσει τη θνησιμότητα σε λιγότερο από 1%. Η θεραπεία με αντιβιοτικά μπορεί να μειώσει την απελευθέρωση των δονητών. Ωστόσο, κανένα από αυτά τα μέτρα θεραπείας δεν έχει μεταβάλει σημαντικά την εξάπλωση της νόσου.

Τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται συνήθως σε ενήλικες είναι εκείνα της ομάδας Doxycline και τετρακυκλίνης. Σε γυναίκες που είναι έγκυες, χρησιμοποιείται νιτροφουράνιο Furazolidone. Σε παιδιά συνιστάται η σουλφαμεθοξαζόλη και η τριμεθοπρίμη (SMZ + TMP).

Βασικό στοιχείο για τον έλεγχο των επιδημιών είναι η επαρκής υγειονομική διαχείριση των λυμάτων και οι υγειονομικές συνθήκες γενικά. Με αυτή την έννοια, η χολέρα είναι μια ασθένεια που συνδέεται με συνθήκες φτώχειας.

Η παρουσία του Vibrio cholerae στο σώμα ανιχνεύεται με εργαστηριακές εξετάσεις όπως PCR, ELISA ή τη χρήση εκλεκτικών μέσων καλλιέργειας.

Αναφορές

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​Ν. And Martinez-Urtaza, J. (2017). Μη-χολέρα vibrios: το μικροβιακό βαρόμετρο της κλιματικής αλλαγής. Trends Microbiol. 25, 76-84.
2. Faruque, S. Μ., Albert, Μ. J., and Mekalanos, J. J. (1998). Επιδημιολογία, γενετική και οικολογία των τοξικών Vibrio cholerae. Microbiology and Molecular Biology Reviews 62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, S. Μ. And G. Balakrish Nair, G. Β. (Eds.). (2008). Vibrio cholerae Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press. Μπανγκλαντές. 218 σελ.
4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Η επιδημιολογία της χολέρας (σελ. 129-154). Στο: Barua D., Greenough W.B. (eds) Χολέρα. Τρέχοντα θέματα στη λοιμώδη νόσο. Springer, Βοστώνη, Νέα Υόρκη.
5. Kierek, Κ. And Watnick, Ρ. Ι. (2003). Περιβαλλοντικοί καθοριστές της ανάπτυξης βιοφίλμ Vibrio cholerae. Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Μικροβιολογία. 69 (9). 5079-5088.
6. Perez-Rosas, Ν. And Hazent, Τ. C. (1989). Κατάσταση επιβίωσης Vibrio cholerae και Escherichia coli σε ένα τροπικό δάσος της βροχής. Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Μικροβιολογία. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, J. Ν., Rombo, L. and Fisch, Α. (2017). Το πραγματικό βάρος και ο κίνδυνος της χολέρας: επιπτώσεις στην πρόληψη και τον έλεγχο. Η Λάντσετ. Ανασκόπηση λοιμωδών νοσημάτων. 7 (8): 521-530.