KOLERE VIBRIO: ZNAČILNOSTI, MORFOLOGIJA, HABITAT - BIOLOGIJA - 2026

Vibrio kolera je fakultativna, flagelatna, gram negativna anaerobna bakterija. Vrsta je vzrok bolezni kolere pri ljudeh. Ta črevesna bolezen povzroči hudo drisko in lahko povzroči smrt, če se zanj ne poskrbi pravilno. Na leto povzroči več kot 100.000 smrti, večina pri otrocih.

Kolera se prenaša s kontaminirano hrano in vodo ali s stikom med ljudmi. Zdravljenje vključuje rehidracijsko terapijo in specifične antibiotike. Obstajajo relativno uspešna peroralna cepiva.

Kolere Vibrio, vidne pod prenosnim elektronskim mikroskopom. Avtor: Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), prek Wikimedia Commons

Splošne značilnosti

Vibrio kolera je enocelični organizem s celično steno. Celična stena je tanka, sestavljena iz peptidoglikana med dvema fosfolipidnima membranama. Živi v vodnem okolju, zlasti ustjih in ribnikih, povezanih s planktonom, algami in živalmi. Znana sta dva biotipa in več serotipov.

Biofilmi

Bakterija je del bakterioplanktona v vodnih telesih, tako v prosti obliki (vibrios) kot v tankih filmih (biofilmi) na organskih površinah.

Te biofilme sestavljajo skupine bakterij, obkroženih z vodnimi kanali. Adhezija biofilma je mogoča zaradi proizvodnje polisaharidov iz zunanje membrane.

Geni

Kolera Vibrio ima dva kromosoma v obliki plazmidov. Patogene pasme nosijo gene, ki kodirajo proizvodnjo toksina kolere (CT).

Poleg tega vključujejo gene za tako imenovani faktor kolonizacije. Pilus ko-uravnavata toksin (TCP) in regulativni protein (ToxR). Ta protein soregulira izražanje CT in TCP. Del genetskih informacij, ki kodirajo te dejavnike patogenosti, zagotavljajo bakteriofagi.

Genom

Njegov genom je sestavljen iz 4,03 Mb, porazdeljenih v dveh kromosomih neenake velikosti. Znano je zaporedje DNK celotnega genoma seva V. cholerae O1 N16961.

Zdi se, da so organizirane sekvence na kromosomu 1 odgovorne za različne procese. Med njimi je razmnoževanje DNK, delitev celic, prepisovanje genov, prevajanje proteinov in biosinteza celične stene.

Na kromosomu 2 se sintetizirajo ribosomalni proteini, ki so odgovorni za transport sladkorjev, ionov in anionov, presnovo sladkorjev in popravljanje DNK.

Znotraj te bakterije je bilo odkritih najmanj sedem bakteriofagov ali nitastih fagov. Fage so parazitski virusi bakterij. Phage CTX prispeva del zaporedja, ki kodira sintezo kolerenega toksina (CT). To je posledica lizogene pretvorbe oz.

Skratka, patogenost nekaterih sevov Vibrio kolere je odvisna od zapletenega genetskega sistema patogenih dejavnikov. Med njimi je faktor kolonizacije pilusa, ki je soreguliral toksin (TCP) in regulativni protein (ToxR), ki soregulira izražanje CT in TCP.

Okužba

Ko ljudje zaužijejo onesnaženo hrano ali vodo, bakterije vstopijo v njihov prebavni sistem. Ko pride do tankega črevesa, se množično oprime na epitelij.

Ko tam pride, izloča toksin, kar povzroča biokemične procese, ki povzročajo drisko. V tem okolju se bakterije hranijo in razmnožujejo ter se sproščajo nazaj v okolje skozi iztrebke. Razmnoževanje poteka z delitvijo.

Filogenija in taksonomija

V rod Vibrio vključuje več kot 100 opisanih vrst. Od tega jih 12 povzroča bolezen pri ljudeh. Spada v domeno bakterij, proteobakterijskih tipov (gama skupina), vrst Vibrionales, družine Vibrionaceae.

Kolera Vibrio je vrsta, ki je dobro opredeljena z biokemičnimi in DNK testi. Testira pozitivno na katalazo in oksidazo; in ne fermentira laktozo.

Italijanski zdravnik Filippo Pacini je prvi izoliral bakterijo kolere leta 1854. Pacini je dal znanstveno ime in ga opredelil kot povzročitelja bolezni.

Znanih je več kot 200 serogrupov Vibrio kolere, vendar sta do danes le 01 in 0139 strupeni. Vsako serogrupo lahko razdelimo na različne antigene oblike ali serotipe. Med njimi sta Ogawa in Inaba ali različni biotipi, kot sta klasični in Tor.

Morfologija

Vibrio kolera je bacilo (palica ali paličaste bakterije), dolga 1,5-2 μm in široka 0,5 μm. Ima en sam flagellum, ki se nahaja na enem od njegovih polov. Ima citoplazemsko membrano, obkroženo s tanko steno peptidoglikana.

Zunanja membrana ima bolj zapleteno strukturo, ki jo sestavljajo fosfolipidi, lipoproteini, lipopolisaharidi in polisaharidne verige.

Zunanja membrana štrli v polisaharidne verige, ki so odgovorne za adhezijsko sposobnost bakterij in tvorijo biofilme.

Poleg tega skupaj s celično steno ščiti citoplazmo pred žolčnimi solmi in hidroliznimi encimi, ki jih proizvajajo človeški črevesni trakt.

Habitat

Zaseda dva zelo različna habitata: vodno okolje in človeško črevesje. V prosti fazi Vibrio cholerae uspeva v toplih vodah z nizko zasoljenostjo.

Živi lahko v rekah, jezerih, ribnikih, ustju ali morju. Endemična je v Afriki, Aziji, Južni in Srednji Ameriki. Potem kot parazit živi v tankem črevesju človeka.

Bakterija najdemo celo v tropskih plažnih območjih, v vodah s 35% slanostjo in temperaturo 25 ° C.

O prisotnosti patogenih kolenskih bakterij Vibrio so poročali v sušnih območjih in v notranjosti Afrike. To kaže, da vrsta lahko preživi v veliko večjem obsegu sprememb habitatov, kot se je prej mislilo.

Nekatere študije kažejo, da je Vibrio kolera divja bakterija, ki jo najdemo v sladkovodnih telesih v tropskih deževnih gozdovih.

Razmnoževanje in življenjski cikel

Ker je bakterija, se razmnožuje z binarno cepitvijo ali delitvijo. Kolerije Vibrio obstajajo v vodi kot prosti planktonski vibrioni ali agregati vibriov.

Agregati vibriov tvorijo biofilme v fitoplanktonu, zooplanktonu, jajčnih masah žuželk, eksoskeletih, detritusih in celo na vodnih rastlinah. Hitin uporabljajo kot vir ogljika in dušika.

Biofilmi so sestavljeni iz zloženih bakterij, obkroženih z vodnimi kanali, ki se med seboj in na podlago prilepijo z zunanjo proizvodnjo polisaharidov. Je tanka, želatinasta plast bakterij.

Okoljski vibrioni se zaužijejo z uživanjem onesnažene hrane ali vode. Ko vstopijo v prebavni sistem, bakterije kolonizirajo epitelij tankega črevesa.

Kasneje se vibrio na sluznico veže s pilisom in specializiranimi proteini. Nato se začne njegovo razmnoževanje in izločanje toksina kolere. Ta strup spodbuja drisko, pri čemer bakterije ponovno vstopijo v zunanje okolje.

Prehrana

Ta bakterija ima presnovo, ki temelji na fermentaciji glukoze. V prostem stanju svojo hrano pridobiva v obliki ogljika in dušika iz različnih organskih virov. Nekatere od njih so hitin ali ogljik, ki ga izločajo alge iz fitoplanktona.

Za asimilacijo železa vrsta proizvaja siderofor vibriobaktin. Vibriobaktin je železova kelatna spojina, ki to mineral raztopi in omogoča, da se absorbira z aktivnim transportom.

V vodnem okolju opravlja pomembne funkcije, povezane z njegovo prehrano v ekosistemu. Prispeva k remineralizaciji organskega ogljika in mineralnih hranil.

Po drugi strani je bakterijsko škodljiv. Vse to mu daje pomembno vlogo kot del bakterioplanktona v mikrobiolnih zankah ali mikrobnih živilskih mrežah v vodnih ekosistemih.

Kolera Vibrio izvaja temeljne procese prebave hrane zunaj, skozi snovi, ki jih izloča. Ta mehanizem je podoben kot pri drugih bakterijah.

Vrsta deluje na substrat, kar povzroča raztapljanje bistvenih mineralnih elementov za njeno prehrano, ki se pozneje absorbirajo. Tudi pri iskanju in predelavi hrane napadajo druge bakterije. Napadajo lahko iste vrste, ne pa tudi njihovega seva.

Za uničevanje drugih bakterij V. cholerae uporablja mehanizem, imenovan sekrecijski sistem tipa VI (T6SS). Ta sistem je podoben harpunu, ki prodre v celično steno drugih Gram negativnih bakterij, zaradi česar umrejo.

Tako so hranilne spojine teh bakterij na voljo.T6SS je podoben sistemu, ki ga bakteriofagi uporabljajo za inokulacijo svojih genetskih informacij v bakterijske celice. Ta sistem verjetno uporablja tudi koleraba Vibrio za cepljenje svojega toksina v epitelijskih celicah.

Patogenija

Prenos

Bakterija se prenaša fekalno-oralno, od osebe do osebe, preko onesnažene vode, predmetov ali hrane. Kolera je eksplozivna, kadar se pojavi pri populaciji brez predhodne imunosti.

Dolga leta je veljalo, da je glavna pot prenosa bolezni vnos onesnažene vode. Danes je znano, da obstajajo živila, ki so lahko vozila za prenos kolerobe Vibrio. Nekatera od teh živil vključujejo školjke, ostrige, školjke, kozice in rakovice.

Za zdravega bolnika je potreben visok odmerek inokuul, približno 10 ⁵ - 10 ⁸ bakterij. Vendar pa pri oslabljenih ali podhranjenih posameznikih zadostuje veliko manjša količina inokuluma. Inkubacijska doba bolezni se giblje od 6 ur do 5 dni.

epidemiologija

Čeprav obstajajo podatki o epidemiji kolere od 14. stoletja dalje, so prve dokumentirane pandemije iz začetka 19. stoletja. Med letoma 1817 in 1923 se je zgodilo vsaj šest znanih pandemij kolere, ki jih je povzročil klasični biotip kolegij Vibrio.

Ta serija pandemij se je začela iz Indije, predvsem iz delte reke Ganges. Ko je dosegel Bližnji vzhod, se je od tam razširil v Evropo. Druga pot v Evropo je bila Sredozemlje, s prikolicami iz Arabije. Iz Evrope je prišel v Ameriko.

Od leta 1923 do 1961 je bilo za to bolezen obdobje brez pandemije in znani so bili le lokalni primeri kolere. Z letom 1961 se ponovno pojavi z novim biotipom Tor, ki je povzročil sedmo pandemijo.

Od devetdesetih let prejšnjega stoletja je bilo ugotovljenih več kot 200 serokupin in netipičnih oblik Tor. Leta 1991 se je zgodila osma pandemija kolere. Trenutno so primeri kolere omejeni predvsem na regije podsaharske Afrike, Indije, jugovzhodne Azije in na nekatera območja Karibov. V teh regijah je postal endemičen.

Oblika ukrepanja

Bakterije proizvajajo več toksinov, vendar klasične dehidrirajoče driske simptome bolezni povzroča kolera enterotoksin (TC).

Sestavljen je iz netoksične podenote B in encimsko aktivne podenote A. Podenota B deluje na receptorje epitelijskih celic tankega črevesa. Podenota A aktivira adenilat ciklazo.

Enterotoksin se prek bakterijskih pilih veže na celice črevesne sluznice in povzroči drisko in dehidracijo z aktiviranjem encima adenilat ciklaza.

To vodi do povečane proizvodnje znotrajceličnega cikličnega adenozinovega monofosfata, zaradi česar celice sluznice črpajo velike količine vode in elektrolitov.

Kopriva Vibrio sprošča druge toksine, kot sta ZOT in ACE. Delujejo tako, da nevtralizirajo celice imunskega sistema, ki so sposobne odpraviti vibrio (primer IgG). Prav tako lahko nevtralizirajo enterotoksin kolere (primer IgA).

Simptomi in zdravljenje

Simptomi vključujejo: hipovolemični šok, bruhanje, drisko, acidozo, mišične krče, suho kožo, steklaste ali potopljene oči, visok srčni utrip, letargijo in zaspanost.

V endemičnih območjih so pri ljudeh, ki so blizu koleri, odkrili prisotnost bakterije. Bolniki nimajo vidnih simptomov bolezni, kar kaže na obstoj asimptomatskih posameznikov.

Kolero je mogoče preprečiti in obstajajo peroralna cepiva, ki so učinkovita proti bolezni do 60-66%. Vendar lahko izbruhe povzročijo naravni dogodki ali povzročijo ljudje. To se zgodi z onesnaženjem vode ali ogrožanjem dostopa do varne vode in sanitarij.

Ustrezna in pravočasna rehidracijska terapija lahko zmanjša smrtnost na manj kot 1%. Zdravljenje z antibiotiki lahko zmanjša izločanje vibriov. Vendar noben od teh ukrepov zdravljenja ni bistveno spremenil širjenja bolezni.

Antibiotiki, ki se običajno uporabljajo pri odraslih, so tisti iz skupine doksiciklina in tetraciklina. Nitrofuran Furazolidon se uporablja pri nosečnicah. Pri otrocih se priporočata sulfametoksazol in trimetoprim (SMZ + TMP).

Temeljni element za nadzor nad epidemijami je ustrezno sanitarno upravljanje kanalizacije in sanitarnih razmer na splošno. V tem smislu je kolera bolezen, povezana s pogoji revščine.

Prisotnost bakterij Vibrio kolere v telesu odkrijemo z laboratorijskimi preiskavami, kot so PCR, test ELISA ali uporabo selektivnih kulturnih medijev.

Reference

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. in Martinez-Urtaza, J. (2017). Ne-kolerični vibrioni: mikrobni barometer podnebnih sprememb. Trendi Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ in Mekalanos, JJ (1998). Epidemiologija, genetika in ekologija strupenih kolektorjev Vibrio kolere. Mikrobiološka in molekularna biološka ocena.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM in G. Balakrish Nair, GB (ur.). (2008). Vibrio kolere. Genomika in molekularna biologija. Caister Academic Press. Bangladeš 218 str.
4. Glass RI, črna RE (1992) Epidemiologija kolere (str. 129-154). V: Barua D., Greenough WB (eds) Kolera. Aktualne teme o nalezljivih boleznih. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. in Watnick, PI (2003). Okoljski dejavniki razvoja biofilma Vibrio cholerae. Uporabna in okoljska mikrobiologija. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. in Hazent, TC (1989). V preživetju situle Vibrio cholerae in Escherichia coli v zalivu tropskega deževnega gozda. Uporabna in okoljska mikrobiologija. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. in Fisch, A. (2017). Resnično breme in tveganje za kolero: posledice za preprečevanje in nadzor. Lancet. Pregled nalezljivih bolezni. 7 (8): 521-530.