VIBRIO CHOLERAE: EGENSKAPER, MORFOLOGI, HABITAT - BIOLOGI - 2026

Vibrio cholerae er en fakultativ, flagellat, gram-negativ anaerob bakterie. Arten er årsaken til kolerasykdom hos mennesker. Denne tarmsykdommen forårsaker alvorlig diaré og kan føre til død hvis den ikke blir ivaretatt på riktig måte. Det forårsaker mer enn 100 000 dødsfall i året, flertallet hos barn.

Kolera overføres gjennom forurenset mat og vann eller gjennom kontakt fra person til person. Behandlingen inkluderer rehydratiseringsterapi og spesifikke antibiotika. Det er relativt vellykkede orale vaksiner.

Vibrio cholerae sett under et transmisjonselektronmikroskop. Av Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), via Wikimedia Commons

Generelle egenskaper

Vibrio cholerae er en encellet organisme med cellevegg. Celleveggen er tynn, sammensatt av peptidoglycan mellom to fosfolipidmembraner. Den lever i vannmiljøer, spesielt elvemunninger og dammer, assosiert med plankton, alger og dyr. To biotyper og flere serotyper er kjent.

biofilm

Bakterien er en del av bakterioplanktonet i vannmasser, både i fri form (vibrios) og i tynne filmer (biofilmer) på organiske overflater.

Disse biofilmene består av grupper av bakterier omgitt av vannkanaler. Vedheftingen av biofilmen er mulig takket være produksjonen av polysakkarider fra den ytre membranen.

gener

Vibrio cholerae har to kromosomer i form av plasmider. Patogene raser har gener som koder for produksjon av koleratoksin (CT).

I tillegg inkluderer de gener for den såkalte koloniseringsfaktoren. Pilusen er samregulert av toksin (TCP) og et regulatorisk protein (ToxR). Dette proteinet samregulerer ekspresjonen av CT og TCP. En del av den genetiske informasjonen som koder for disse patogenisitetsfaktorene, er gitt av bakteriofager.

Genome

Genomet består av 4,03 Mb fordelt på to kromosomer av ulik størrelse. DNA-sekvensen til hele genomet til V. cholerae O1-stamme N16961 er kjent.

De organiserte sekvensene på kromosom 1 ser ut til å være ansvarlige for forskjellige prosesser. Blant disse DNA-multiplikasjon, celledeling, gentranskripsjon, protein-translasjon og celleveggbiosyntese.

På kromosom 2 syntetiseres ribosomale proteiner, som er ansvarlige for transport av sukker, ioner og anioner, metabolismen av sukker og reparasjon av DNA.

Innenfor denne bakterien er minst syv bakteriofager eller filamentøse fager påvist. Fager er parasittvirus av bakterier. Fag CTX bidrar med en del av sekvensen som koder for syntesen av koleratoksin (CT). Dette skyldes lysogen konvertering,

Kort sagt, patogenisiteten til visse stammer av Vibrio cholerae avhenger av et komplekst genetisk system med patogene faktorer. Blant dem toksin-samregulert pilus-koloniseringsfaktor (TCP) og et regulatorisk protein (ToxR) som samregulerer uttrykket av CT og TCP.

Smitte

Når mennesker konsumerer forurenset mat eller vann, kommer bakteriene inn i fordøyelsessystemet. Når den når tynntarmen, fester den seg masse til epitelet.

Når den først er der, utskiller den toksinet og forårsaker de biokjemiske prosessene som forårsaker diaré. I dette miljøet fôrer og reproduserer bakteriene, og slippes tilbake i miljøet gjennom avføring. Dens reproduksjon er ved topartisjoner.

Filogeni og taksonomi

Slekten Vibrio inkluderer mer enn 100 beskrevne arter. Av disse forårsaker 12 sykdommer hos mennesker. Det hører til bakteriedomenet, Proteobacteria phylum (gammagruppe), Vibrionales orden, Vibrionaceae-familien.

Vibrio cholerae er en art som er godt definert av biokjemiske og DNA-tester. Den tester positivt for katalase og oksidase; og gjærer ikke laktose.

Den italienske legen Filippo Pacini var den første som isolerte kolerabakteriene i 1854. Pacini ga den et vitenskapelig navn og identifiserte det som årsaksmiddel til sykdommen.

Mer enn 200 serogrupper med Vibrio cholerae er kjent, men til dags dato er bare 01 og 0139 giftige. Hver serogruppe kan deles inn i forskjellige antigene former eller serotyper. Blant disse er Ogawa og Inaba, eller forskjellige biotyper som de klassiske og Tor.

morfologi

Vibrio cholerae er en bacillus (stang- eller stavformede bakterier) 1,5-2 μm lang og 0,5 μm bred. Den har et enkelt flagellum som ligger ved en av polene. Den har en cytoplasmatisk membran omgitt av en tynn vegg av peptidoglycan.

Den ytre membranen har en mer sammensatt struktur som består av fosfolipider, lipoproteiner, lipopolysakkarider og polysakkaridkjeder.

Den ytre membranen rager ut mot polysakkaridkjeder som er ansvarlige for bakterienes vedheftekapasitet og danner biofilmer.

I tillegg beskytter den cytoplasmaen, sammen med celleveggen, mot gallesalter og hydrolytiske enzymer produsert av tarmkanalen.

habitat

Det opptar to veldig forskjellige naturtyper: vannmiljøer og tarmene i mennesker. I sin frie fase trives Vibrio cholerae i varmt vann med lav saltholdighet.

Den kan leve i elver, innsjøer, dammer, elvemunninger eller i havet. Det er endemisk i Afrika, Asia, Sør-Amerika og Mellom-Amerika. Da lever det som en parasitt i tynntarmen til mennesker.

Bakterien finnes til og med i tropiske strandområder, i farvann med 35% saltholdighet og temperaturer på 25 ° C.

Tilstedeværelsen av sykdomsfremkallende Vibrio cholerae er rapportert i tørre soner og i innlandet i Afrika. Dette indikerer at arten kan overleve i et mye større utvalg av habitatvariasjon enn tidligere antatt.

Noen studier viser at Vibrio cholerae er en vill bakterie som finnes i ferskvannsforekomster i tropiske regnskoger.

Reproduksjon og livssyklus

Å være en bakterie, reproduserer den ved binær fisjon eller topartisjon. Vibrio cholerae vedvarer i vann som gratis planktoniske vibrios eller aggregater av vibrios.

Aggregater av vibrasjoner danner biofilmer i planteplankton, dyreplankton, insektseggmasser, eksoskeletter, detritus og til og med på vannplanter. De bruker kitin som en kilde til karbon og nitrogen.

Biofilmer består av stablede bakterier omgitt av vannkanaler, festet til hverandre og til underlaget ved ekstern polysakkaridproduksjon. Det er et tynt, gelatinøst lag med bakterier.

Miljøvibrasjoner inntas gjennom forbruk av forurenset mat eller vann. Når de er inne i fordøyelsessystemet, koloniserer bakteriene epitel i tynntarmen.

Deretter binder vibrioen seg til slimhinnen av pilis og spesialiserte proteiner. Deretter begynner multiplikasjonen og utskillelsen av koleratoksinet. Dette toksinet fremmer diaré hvor bakteriene kommer inn i det ytre miljøet.

Ernæring

Denne bakterien har et stoffskifte basert på gjæring av glukose. I fri tilstand oppnår den maten i form av karbon og nitrogen fra forskjellige organiske kilder. Noen av disse er chitin eller karbon som er utskrevet av alger fra planteplankton.

For assimilering av jern produserer arten siderofore vibriobactin. Vibriobactin er en jernchelaterende forbindelse som løser opp dette mineralet slik at det kan tas opp ved aktiv transport.

I vannmiljøer utfører den viktige funksjoner relatert til ernæring i økosystemet. Bidrar til remineralisering av organisk karbon og mineralnæringsstoffer.

På den annen side er den bakteriv. Alt dette tildeler det en relevant rolle som en del av bakterioplanktonet i mikrobielle løkker eller mikrobielle matvev i akvatiske økosystemer.

Vibrio cholerae utfører de grunnleggende prosessene for å fordøye maten sin utenfor, gjennom stoffene den utskiller. Denne mekanismen er lik den for andre bakterier.

Arten virker på underlaget og forårsaker oppløsning av de essensielle mineralelementene for ernæring, som deretter blir absorbert. I angrep og prosessering av mat angriper de også andre bakterier. De kan angripe den samme arten, men ikke sin egen belastning.

For å drepe andre bakterier bruker V. cholerae en mekanisme som kalles Type VI Secretion System (T6SS). Dette systemet ligner en harpun som trenger inn i celleveggen til andre Gram-negative bakterier, og får dem til å dø.

Dermed er næringsforbindelsene til disse bakteriene tilgjengelige. T6SS ligner på systemet som brukes av bakteriofager for å inokulere deres genetiske informasjon i bakterieceller. Dette systemet brukes muligens også av Vibrio cholerae for å inokulere toksinet i epitelceller.

Pathogeny

Overføring

Bakteriene overføres via fekal-oral rute, enten person til person, gjennom forurenset vann, gjenstander eller mat. Kolera er eksplosiv når den forekommer i en befolkning uten forutgående immunitet.

I mange år trodde man at hovedveien for overføring av sykdommen var inntaket av forurenset vann. I dag er det kjent at det er mat som kan være kjøretøy for overføring av Vibrio cholerae. Noen av disse matvarene inkluderer: muslinger, østers, blåskjell, reker og krabber.

En høy dose av podestoff er nødvendig for å lage et friskt individ syk, omtrent 10 ⁵ - 10 ⁸ bakterier. Hos svekkede eller underernærte individer er imidlertid en mye mindre mengde inokulum tilstrekkelig. Inkubasjonsperioden for sykdommen varierer fra 6 timer til 5 dager.

epidemiologi

Selv om det er informasjon om koleraepidemier siden 1300-tallet, er de første dokumenterte pandemiene fra begynnelsen av 1800-tallet. Mellom 1817 og 1923 skjedde det minst seks kjente kolera-pandemier, forårsaket av den klassiske biotypen Vibrio cholerae.

Denne serien med pandemier startet fra India, hovedsakelig fra Ganges River Delta. Når den nådde Midtøsten, ekspanderte den derfra til Europa. En annen innfartsvei til Europa var Middelhavet, gjennom campingvogner fra Arabia. Fra Europa kom det til Amerika.

Fra 1923 til 1961 var det en pandemifri periode for denne sykdommen, og bare lokale tilfeller av kolera var kjent. Fra 1961 dukker det opp igjen med en ny biotype kalt Tor som forårsaket den syvende pandemien.

Siden 1990-tallet er mer enn 200 serogrupper og atypiske former for Tor blitt identifisert. I 1991 skjedde den åttende kolera-pandemien. For øyeblikket er kolera-tilfeller hovedsakelig begrenset til regioner i Afrika sør for Sahara, India, Sørøst-Asia og noen områder i Karibien. I disse regionene har det blitt endemisk.

Handlingsform

Bakteriene produserer flere giftstoffer, men de klassiske dehydrerende diaréesymptomene på sykdommen er forårsaket av kolera enterotoksin (TC).

Den består av en ikke-giftig B-underenhet og en enzymatisk aktiv A-underenhet. B-underenheten virker på reseptorene til epitelcellene i tynntarmen. Underenhet A aktiverer adenylatsyklase.

Enterotoksin binder seg til celler i tarmslimhinnen gjennom bakteriepili og forårsaker diaré og dehydrering ved å aktivere enzymet adenylat syklase.

Dette fører til økt produksjon av intracellulært syklisk adenosinmonofosfat, noe som får slimhinnecellene til å pumpe store mengder vann og elektrolytter.

Vibrio cholerae frigjør andre giftstoffer som ZOT og ACE. De virker ved å nøytralisere celler i immunforsvaret som er i stand til å eliminere vibrios (IgG-tilfelle). De kan også nøytralisere kolera enterotoksin (IgA-tilfelle).

Symptomer og behandling

Symptomene inkluderer: hypovolemisk sjokk, oppkast, diaré, acidose, muskelkramper, tørr hud, glassige eller sunkne øyne, høy hjerterytme, slapphet og døsighet.

I endemiske områder er tilstedeværelsen av bakteriene blitt påvist hos mennesker i nærheten av mennesker med kolera. Pasienter presenterer ikke synlige symptomer på sykdommen, noe som indikerer eksistensen av asymptomatiske individer.

Kolera kan forebygges, og det finnes orale vaksiner som er effektive mot sykdommen opp til 60-66%. Imidlertid kan utbrudd være forårsaket av naturlige hendelser eller forårsaket av mennesker. Dette skjer ved å forurense vann eller kompromittere tilgangen til trygt vann og sanitær.

Tilstrekkelig og betimelig rehydratiseringsterapi kan redusere dødeligheten til under 1%. Antibiotikabehandling kan redusere vibrio shedding. Ingen av disse behandlingstiltakene har imidlertid betydelig endret spredningen av sykdommen.

Antibiotika som ofte brukes hos voksne er de fra gruppen Doxycycline og Tetracyklin. Nitrofuran Furazolidone brukes hos gravide. Sulfamethoxazole og trimethoprim (SMZ + TMP) anbefales hos barn.

Et grunnleggende element for kontroll av epidemier er adekvat sanitærhåndtering av kloakk og sanitære forhold generelt. I denne forstand er kolera en sykdom assosiert med fattigdomsbetingelser.

Tilstedeværelsen av Vibrio cholerae i kroppen oppdages ved laboratorietester som PCR, ELISA-test eller bruk av selektive kulturmedier.

referanser

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. og Martinez-Urtaza, J. (2017). Ikke-kolera vibrios: mikrobiell barometer for klimaendringer. Trender Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ, og Mekalanos, JJ (1998). Epidemiologi, genetikk og økologi av giftige Vibrio cholerae. Anmeldelser av mikrobiologi og molekylærbiologi.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM og G. Balakrish Nair, GB (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genomikk og molekylærbiologi. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 s.
4. Glass RI, Black RE (1992) The Epidemiology of Cholera (s. 129-154). I: Barua D., Greenough WB (eds) Cholera. Aktuelle emner i smittsom sykdom. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. og Watnick, PI (2003). Miljødeterminanter for Vibrio cholerae Biofilm Development. Anvendt og miljømikrobiologi. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. og Hazent, TC (1989). In Situ Survival of Vibrio cholerae and Escherichia coli in a Tropical Rain Forest Watershed. Anvendt og miljømikrobiologi. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. og Fisch, A. (2017). Den sanne byrden og risikoen for kolera: implikasjoner for forebygging og kontroll. The Lancet. Gjennomgang av smittsomme sykdommer. 7 (8): 521-530.