Vibrio cholerae kenmerken, taxonomie, morfologie, habitat

Vibrio cholerae Het is een facultatieve, flagellated anaërobe gramnegatieve bacterie. De soort is de oorzaak van cholera-ziekte bij mensen. Deze darmziekte veroorzaakt ernstige diarree en kan de dood veroorzaken als het niet adequaat wordt behandeld. Veroorzaakt meer dan 100.000 sterfgevallen per jaar, vooral bij kinderen.

Cholera wordt overgedragen via verontreinigd water en voedsel of via contact tussen mens en persoon. De behandeling omvat rehydratatietherapie en specifieke antibiotica. Er zijn vaccins van orale toediening van relatief succes.

index

• 1 Algemene kenmerken
• 2 Fylogenie en taxonomie
• 3 Morfologie
• 4 Habitat
• 5 Voortplanting en levenscyclus
• 6 Voeding
• 7 Pathogenese
  • 7.1 Verzending
  • 7.2 Epidemiologie
  • 7.3 Vorm van actie
• 8 Symptomen en behandeling
• 9 Referenties

Algemene kenmerken

Vibrio cholerae Het is een eencellig organisme met een celwand. De celwand is dun, samengesteld uit peptidoglycan tussen twee fosfolipidemembranen. Het leeft in aquatische milieus, met name estuaria en vijvers, geassocieerd met plankton, algen en dieren. Twee biotypen en verschillende serotypen zijn bekend.

biofilms

De bacterie maakt deel uit van het bacterioplankton in waterlichamen, beide in vrije vorm (vibrio's) en vormt dunne films (biofilms) op organische oppervlakken.

Deze biofilms bestaan ​​uit groepen bacteriën omgeven door waterkanalen. De hechting van de biofilm is mogelijk dankzij de productie van polysacchariden van het buitenmembraan.

genen

Vibrio cholerae Het heeft twee chromosomen in de vorm van plasmiden. Pathogene rassen hebben genen die coderen voor de productie van choleratoxine (CT voor het acroniem in het Engels).

Bovendien omvatten ze genen voor de zogenaamde kolonisatiefactor. De pilus werd mede gereguleerd door toxine (TCP) en een regulerend eiwit (ToxR). Dit eiwit co-reguleert de expressie van CT en TCP. Een deel van de genetische informatie die codeert voor deze pathogeniciteitsfactoren wordt geleverd door bacteriofagen.

genoom

Het genoom is samengesteld uit 4,03 Mb verdeeld in twee chromosomen van ongelijke grootte. De DNA-sequentie van het volledige genoom van stam N16961 van V. cholerae O1.

De sequenties georganiseerd op chromosoom 1 lijken verantwoordelijk te zijn voor verschillende processen. Hieronder vallen DNA-vermenigvuldiging, celdeling, gentranscriptie, eiwittranslatie en celwandbiosynthese. 

Op chromosoom 2 worden ribosomale eiwitten gesynthetiseerd, die verantwoordelijk zijn voor het transport van suikers, ionen en anionen, het metabolisme van suikers en het herstel van DNA.

Binnen deze bacterie zijn ten minste zeven bacteriofagen of filamenteuze fagen gedetecteerd. Fagen zijn parasitaire virussen van bacteriën. De faag CTX verschaft een deel van de sequentie die codeert voor de synthese van choleratoxine (CT). Dit komt door de lysogene conversie,

Kortom, de pathogeniciteit van bepaalde stammen van Vibrio cholerae het hangt af van een complex genetisch systeem van pathogene factoren. Onder hen de factor van kolonisatiepilus mede gereguleerd door toxine (TCP) en een regulerend eiwit (ToxR) dat de expressie van CT en TCP mede reguleert. 

besmetting

Wanneer de mens besmet voedsel of water consumeert, komt de bacterie in zijn spijsverteringsstelsel. Wanneer het de dunne darm bereikt, hecht het zich massaal aan het epitheel.

Eenmaal daar, scheidt het het toxine af dat de biochemische processen veroorzaakt die diarree veroorzaken. In deze omgeving voedt en reproduceert de bacterie zich opnieuw door de uitwerpselen in het medium. De reproductie ervan is door tweepartijen.

Fylogenie en taxonomie

Het geslacht vibrio omvat meer dan 100 beschreven soorten. Van deze veroorzaken 12 ziekten bij mensen. Behoort tot het domein Bacteriën, phylum Proteobacteria (gamma-groep), bestel Vibrionales, familie Vibrionaceae.

Vibrio cholerae het is een goed gedefinieerde soort door biochemische en DNA-testen. Test positief voor catalase en oxidase; en het fermenteert geen lactose.

De Italiaanse arts Filippo Pacini was de eerste die cholerabacteriën isoleerde in 1854. Pacini gaf het een wetenschappelijke naam en identificeerde het als de veroorzaker van de ziekte.

Meer dan 200 serogroepen van Vibrio cholerae, maar tot nu toe zijn alleen 01 en 0139 toxicogeen. Elke serogroep kan in verschillende antigene vormen of serotypen worden verdeeld. Onder deze zijn Ogawa en Inaba, of verschillende biotypes zoals de klassieker en de Tor.

morfologie

Vibrio cholerae Het is een bacillus (staafvormige of staafvormige bacteriën) van 1,5-2 μm lang en 0,5 μm breed. Het heeft een enkele flagelo in een van zijn polen. Het heeft een cytoplasmisch membraan omgeven door een dunne wand van peptidoglycaan.

Het buitenmembraan heeft een complexere structuur gevormd door fosfolipiden, lipoproteïnen, lipopolysacchariden en polysaccharideketens.

Het buitenmembraan projecteert naar ketens van polysacchariden die verantwoordelijk zijn voor de adhesiecapaciteit van bacteriën en biofilms vormen.

Bovendien beschermt het naast de celwand het cytoplasma tegen de galzouten en hydrolytische enzymen geproduceerd door het darmkanaal van de mens.

leefgebied

Het beslaat twee zeer verschillende habitats: aquatische milieus en menselijke darmen. In zijn vrije fase, Vibrio cholerae het ontwikkelt zich in warme wateren met een laag zoutgehalte.

Het kan leven in rivieren, meren, vijvers, estuaria of in de zee. Het is endemisch in Afrika, Azië, Zuid-Amerika en Midden-Amerika. Als een parasiet woont het in de dunne darm van de mens.

De bacteriën zijn te vinden, zelfs in tropische stranden, in wateren met 35% zoutgehalte en temperaturen van 25 ° C.

De aanwezigheid van Vibrio cholerae ziekteverwekkers in droge gebieden en landinwaarts in Afrika. Dit geeft aan dat de soort kan overleven in een amplitude van habitatvariatie die veel hoger is dan eerder werd gedacht..

Sommige studies tonen dat  Vibrio cholerae Het is een wilde bacterie in zoetwaterlichamen in tropische bossen.

Voortplanting en levenscyclus

Omdat het een bacterie is, reproduceert het door binaire splitsing of tweedeling. Vibrio cholerae blijft in het water als vrije plankton vibrios of vibrio aggregaten.

De aggregaten van vibrios vormen biofilms in fytoplankton, zoöplankton, insecten-eipakketten, exoskeletten, afval en zelfs op waterplanten. Ze gebruiken chitine als een bron van koolstof en stikstof.

Biofilms bestaan ​​uit gestapelde bacteriën omgeven door waterkanalen, die aan elkaar zijn gehecht en aan het substraat door de externe productie van polysacchariden. Het is een dunne gelatineuze laag bacteriën.

De omgevingsvibrios worden ingenomen door de consumptie van besmet voedsel of water. Eenmaal in het spijsverteringskanaal koloniseert de bacterie het epitheel van de dunne darm.

Vervolgens wordt de vibrio aan het slijmvlies bevestigd door middel van pili en gespecialiseerde eiwitten. Vervolgens begint het zijn vermenigvuldiging en de afscheiding van het choleratoxine. Dit toxine bevordert diarree waarmee de bacterie de externe omgeving weer binnendringt.

voeding

Deze bacterie heeft een metabolisme op basis van de fermentatie van glucose. In vrije toestand verkrijgt het zijn voedsel in de vorm van koolstof en stikstof uit verschillende organische bronnen. Sommige hiervan zijn chitine of koolstof die wordt afgescheiden door fytoplankton-algen.

Voor de assimilatie van ijzer produceert de soort de siderophor vibriobactine. Vibriobactine is een ijzerchelaterende stof die dit mineraal oplost, waardoor het door actief transport kan worden geabsorbeerd.

In aquatische omgevingen vervult het belangrijke functies met betrekking tot zijn voeding in het ecosysteem. Draagt ​​bij tot de remineralisatie van organische koolstof en minerale voedingsstoffen.

Aan de andere kant is het bacterivore. Dit alles wijst een relevante rol toe als onderdeel van bacterioplankton in microbiële loops of microbiële trofische netwerken in aquatische ecosystemen.

Vibrio cholerae voert de fundamentele processen uit om zijn voedsel buiten te verteren, door de stoffen die het uitscheidt. Dit mechanisme is vergelijkbaar met dat van andere bacteriën.

De soort werkt op het substraat en veroorzaakt de ontbinding van de minerale elementen die essentieel zijn voor zijn voeding, die vervolgens worden geabsorbeerd. Ook vallen ze bij het zoeken en verwerken van voedsel andere bacteriën aan. Ze kunnen dezelfde soort aanvallen, maar niet hun eigen soort.

Om andere bacteriën te doden, V. cholerae maakt gebruik van een mechanisme genaamd Type VI secretiesysteem (T6SS). Dit systeem lijkt op een harpoen die de celwand van andere Gram-negatieve bacteriën binnendringt en hun dood veroorzaakt.

Aldus zijn de voedingsverbindingen van deze bacteriën beschikbaar De T6SS is vergelijkbaar met het systeem dat door bacteriofagen wordt gebruikt om hun genetische informatie in bacteriële cellen te inoculeren. Dit systeem wordt mogelijk ook gebruikt door Vibrio cholerae om het toxine in de epitheelcellen te inoculeren.

pathogenie

transmissie

De bacterie wordt overgedragen via de fecaal-orale route, van persoon tot persoon, door water, objecten of besmet voedsel. Cholera is explosief wanneer het voorkomt in een populatie zonder eerdere immuniteit.

Jarenlang werd gedacht dat de belangrijkste route van overdracht van de ziekte de inname van verontreinigd water was. Tegenwoordig is het bekend dat er voedingsmiddelen zijn die voertuigen kunnen zijn voor de overdracht van Vibrio cholerae. Sommige van deze voedingsmiddelen zijn: mosselen, oesters, mosselen, garnalen en krabben.

Een hoge dosis inoculum is nodig om een ​​gezond individu ziek te maken, ongeveer 10⁵ - 10⁸ bacteriën. Een veel kleinere hoeveelheid inoculum is echter voldoende in verzwakte of ondervoede personen. De incubatietijd van de ziekte varieert van 6 uur tot 5 dagen.

epidemiologie

Hoewel er informatie is over cholera-epidemieën sinds de 14e eeuw, dateren de eerste gedocumenteerde pandemieën terug tot het begin van de 19e eeuw. Tussen 1817 en 1923 waren er minstens zes bekende cholera pandemieën, veroorzaakt door het klassieke biotype van Vibrio cholerae.

Deze reeks pandemieën begon in India, voornamelijk uit de Ganges-delta. Toen het eenmaal het Midden-Oosten bereikte, breidde het zich uit van daar naar Europa. Een andere manier om Europa binnen te komen was de Middellandse Zee, via de karavanen die uit Arabië kwamen. Uit Europa arriveerde in Amerika.

Van 1923 tot 1961 was er een periode vrij van pandemieën van deze ziekte en waren alleen lokale gevallen van cholera bekend. Vanaf 1961 verschijnt het opnieuw met een nieuw biotype genaamd Tor dat de zevende pandemie veroorzaakte.

Sinds de jaren negentig zijn meer dan 200 serogroepen en atypische vormen van Tor geïdentificeerd. In 1991 vond de achtste cholerapandemie plaats. Op dit moment zijn gevallen van cholera voornamelijk beperkt tot regio's van Afrika ten zuiden van de Sahara, India, Zuidoost-Azië en enkele delen van het Caribisch gebied. In deze regio's is het endemisch geworden.

Vorm van actie

De bacterie produceert verschillende toxines, maar de klassieke diarree dehydraterende symptomen van de ziekte worden veroorzaakt door cholera enterotoxine (CT).

Het wordt gevormd door een niet-toxische subeenheid B en een enzymatisch actieve subeenheid A. De B-subeenheid werkt op de receptoren van de epitheelcellen van de dunne darm. Subeenheid A activeert adenylaatcyclase.

Het enterotoxine bindt via de bacteriële pili aan de cellen van het darmslijmvlies en veroorzaakt diarree en dehydratie door het adenylaatcyclase-enzym te activeren.

Dit leidt tot een verhoogde productie van intracellulair cyclisch adenosinemonofosfaat, waardoor slijmcellen grote hoeveelheden water en elektrolyten kunnen pompen..

Vibrio cholerae releases andere toxines zoals ZOT en ACE. Ze werken door neutraliserende cellen van het immuunsysteem die in staat zijn om trillingen te elimineren (IgG-geval). Ze kunnen ook cholera-enterotoxine (IgA-geval) neutraliseren.

Symptomen en behandeling

Onder de symptomen zijn: hypovolemische shock, braken, diarree, acidose, spierkrampen, droge huid, geglazuurde of ingevallen ogen, hoge hartslag, lethargie en slaperigheid.

In endemische gebieden is de aanwezigheid van de bacteriën gedetecteerd bij mensen in de buurt van cholera-patiënten. Patiënten hebben geen zichtbare symptomen van de ziekte, wat wijst op het bestaan ​​van asymptomatische personen.

Cholera is te voorkomen en er zijn effectieve orale vaccins tegen de ziekte tot 60-66%. Uitbraken kunnen echter worden veroorzaakt door natuurlijke gebeurtenissen of door mensen worden veroorzaakt. Dit gebeurt bij het vervuilen van water of bij het in gevaar brengen van toegang tot drinkwater en sanitaire voorzieningen.

Passende en tijdige rehydratatietherapie kan de sterfte terugdringen tot minder dan 1%. Behandeling met antibiotica kan de afgifte van vibrios verminderen. Geen van deze behandelingsmaatregelen heeft echter de verspreiding van de ziekte aanzienlijk veranderd.

De antibiotica die gewoonlijk bij volwassenen worden gebruikt, zijn die van de Doxycline- en de Tetracycline-groep. Bij zwangere vrouwen wordt nitrofuraan furazolidon gebruikt. Bij kinderen worden sulfamethoxazol en trimethoprim (SMZ + TMP) aanbevolen.

Een fundamenteel element voor de beheersing van epidemieën is het adequate sanitaire beheer van afvalwater en sanitaire omstandigheden in het algemeen. In deze zin is cholera een ziekte die geassocieerd wordt met armoedevoorwaarden.

De aanwezigheid van Vibrio cholerae in het lichaam wordt gedetecteerd met laboratoriumtests zoals PCR, ELISA of het gebruik van selectieve kweekmedia.

referenties

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. en Martinez-Urtaza, J. (2017). Non-cholera vibrios: de microbiële barometer voor klimaatverandering. Trends Microbiol. 25, 76-84.
2. Faruque, S.M., Albert, M.J., en Mekalanos, J.J. (1998). Epidemiologie, genetica en ecologie van toxicogeen Vibrio cholerae. Microbiology and Molecular Biology Reviews 62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, S. M. en G. Balakrish Nair, G. B. (red.). (2008). Vibrio cholerae Genomica en moleculaire biologie. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 p.
4. Glass R.I., Black R.E. (1992) The Epidemiology of Cholera (pp. 129-154). in: Barua D., Greenough W.B. (eds) Cholera. Huidige onderwerpen in infectieziekte. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. en Watnick, P. I. (2003). Omgevingsdeterminanten van Vibrio cholerae Biofilm Development. Toegepaste en Environmental Microbiology. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. en Hazent, T.C. (1989). In Situ Survival van Vibrio cholerae en Escherichia coli in een regenwoud van tropisch regenwoud. Toegepaste en Environmental Microbiology. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, J. N., Rombo, L. en Fisch, A. (2017). De ware last en het risico van cholera: implicaties voor preventie en beheersing. The Lancet. Besmettelijke ziekten Review. 7 (8): 521-530.