VIBRIO CHOLERAE: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГИЯ, МЕСТООБИТАНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Vibrio cholerae е факултативна, жлебовидна, грам-отрицателна анаеробна бактерия. Видът е причинител на холерна болест при хората. Това чревно заболяване причинява тежка диария и може да причини смърт, ако не се грижи правилно. Причинява повече от 100 000 смъртни случая годишно, като повечето са децата.

Холерата се предава чрез замърсена храна и вода или чрез контакт човек-човек. Лечението включва рехидратационна терапия и специфични антибиотици. Има сравнително успешни орални ваксини.

Вибрио холери, наблюдавани под електронен микроскоп за предаване. От Том Кирн, Рон Тейлър, Луиза Хауърд - Микроскопско устройство за електронен микроскоп в Дартмут (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), чрез Wikimedia Commons

Основни характеристики

Vibrio cholerae е едноклетъчен организъм с клетъчна стена. Клетъчната стена е тънка, съставена от пептидогликан между две фосфолипидни мембрани. Живее във водна среда, особено устията и водоемите, свързани с планктон, водорасли и животни. Известни са два биотипа и няколко серотипа.

Биофилми

Бактерията е част от бактериопланктона във водни тела, както в свободна форма (вибрации), така и в тънки филми (биофилми) на органични повърхности.

Тези биофилми са съставени от групи бактерии, заобиколени от водни канали. Адхезията на биофилма е възможна благодарение на производството на полизахариди от външната мембрана.

Гените

Вибрио холерите имат две хромозоми под формата на плазмиди. Патогенните породи носят гени, които кодират за производството на холерен токсин (CT).

Освен това те включват гени за така наречения фактор на колонизация. Гълъбът се регулира съвместно от токсина (TCP) и регулаторния протеин (ToxR). Този протеин съвместно регулира експресията на CT и TCP. Част от генетичната информация, която кодира тези фактори на патогенност, се осигурява от бактериофагите.

Genome

Неговият геном е съставен от 4.03 Mb, разпределени в две хромозоми с нееднакви размери. Известна е ДНК последователността на целия геном на V. cholerae O1 щам N16961.

Организираните последователности на хромозома 1 изглежда са отговорни за различни процеси. Сред тях е умножаването на ДНК, клетъчното делене, генната транскрипция, белтъчният превод и биосинтезата на клетъчната стена.

В хромозома 2 се синтезират рибозомни протеини, които са отговорни за транспорта на захари, йони и аниони, метаболизма на захарите и възстановяването на ДНК.

В рамките на тази бактерия са открити поне седем бактериофага или нишковидни фаги. Фагите са паразитни вируси на бактерии. Phage CTX допринася част от последователността, която кодира синтеза на холерен токсин (CT). Това се дължи на лизогенната конверсия, Накратко, патогенността на някои щамове на Vibrio cholerae зависи от сложна генетична система от патогенни фактори. Сред тях факторът за колонизиране на пилюлите се регулира съвместно от токсина (TCP) и регулаторния протеин (ToxR), който съвместно регулира експресията на CT и TCP.

зараза

Когато хората консумират замърсена храна или вода, бактериите влизат в храносмилателната им система. При достигане на тънките черва, той се прилепва масово към епитела.

Веднъж там той отделя токсина, причинявайки биохимичните процеси, които причиняват диария. В тази среда бактериите се хранят и размножават, като се освобождават обратно в околната среда чрез изпражненията. Възпроизвеждането му става чрез разделяне.

Филогения и таксономия

Родът Vibrio включва повече от 100 описани вида. От тях 12 причиняват заболяване при хората. Принадлежи към домейна Bacteria, phyum Proteobacteria (гама група), ред Vibrionales, семейство Vibrionaceae.

Vibrio cholerae е вид, добре дефиниран чрез биохимични и ДНК тестове. Тества положително за каталаза и оксидаза; и не ферментира лактоза.

Италианският лекар Филипо Пачини е първият, който изолира бактерията на холерата през 1854 г. Пакини й дава научно име и го определя като причинителя на болестта.

Известни са повече от 200 серогрупи Vibrio cholerae, но към днешна дата само 01 и 0139 са токсични. Всяка серогрупа може да бъде разделена на различни антигенни форми или серотипове. Сред тях са Огава и Инаба, или различни биотипове като класическия и Тор.

морфология

Vibrio cholerae е бацил (пръчка или пръчковидни бактерии) с дължина 1,5-2 μm и ширина 0,5 μm. Той има единичен фланел, разположен на един от полюсите му. Той има цитоплазмена мембрана, заобиколена от тънка стена от пептидогликан.

Външната мембрана има по-сложна структура, изградена от фосфолипиди, липопротеини, липополизахариди и полизахаридни вериги.

Външната мембрана се проектира към полизахаридни вериги, които са отговорни за адхезионния капацитет на бактериите и образуват биофилми.

В допълнение, заедно с клетъчната стена, тя защитава цитоплазмата от жлъчни соли и хидролитични ензими, произвеждани от чревния тракт на човека.

Среда на живот

Той заема две много различни местообитания: водна среда и човешки черва. В своята свободна фаза вибрио холерите виреят в топли води с ниска соленост.

Може да живее в реки, езера, езера, устия или в морето. Ендемичен е в Африка, Азия, Южна и Централна Америка. Тогава като паразит живее в тънките черва на хората.

Бактерията се среща дори в тропически плажни райони, във води с 35% соленост и температури от 25 ° C.

Съобщава се за наличие на патогенни Vibrio холери в сухите зони и във вътрешността на Африка. Това показва, че видът може да оцелее в много по-голям диапазон от вариации на местообитания, отколкото се смяташе досега.

Някои проучвания показват, че Vibrio cholerae е дива бактерия, открита в сладководни тела в тропическите гори.

Репродукция и жизнен цикъл

Като бактерия, той се възпроизвежда чрез бинарно делене или разделяне. Холерите от вибрио персистират във вода като безпланктонни вибриони или агрегати от вибриони.

Агрегатите на вибрионите образуват биофилми във фитопланктон, зоопланктон, яйчни маси от насекоми, екзоскелети, детрит и дори върху водни растения. Те използват хитин като източник на въглерод и азот.

Биофилмите се състоят от подредени бактерии, заобиколени от водни канали, прикрепени един към друг и към субстрата чрез външно производство на полизахариди. Това е тънък, желатинов слой от бактерии.

Екологичните вибрации се поглъщат чрез консумация на замърсена храна или вода. Попаднали вътре в храносмилателната система, бактериите колонизират епитела на тънките черва.

Впоследствие вибриона се свързва с лигавицата чрез пилис и специализирани протеини. След това започва неговото размножаване и секрецията на холерния токсин. Този токсин насърчава диарията, при която бактериите влизат отново във външната среда.

хранене

Тази бактерия има метаболизъм, основан на ферментацията на глюкозата. В свободно състояние тя получава храната си под формата на въглерод и азот от различни органични източници. Някои от тях са хитин или въглерод, отделяни от водорасли от фитопланктон.

За асимилирането на желязото видът произвежда сидерофор вибриобактин. Вибриобактинът е железно хелатиращо съединение, което разтваря този минерал, позволявайки му да се абсорбира чрез активен транспорт.

Във водни среди той изпълнява важни функции, свързани с храненето му в екосистемата. Допринася за реминерализацията на органичните въглеродни и минерални хранителни вещества.

От друга страна, той е бактериален. Всичко това му отдава релевантна роля като част от бактериопланктона в микробните бримки или микробните хранителни мрежи във водни екосистеми.

Vibrio cholerae осъществява основните процеси, за да усвоява храната си навън, чрез веществата, които секретира. Този механизъм е подобен на този на други бактерии.

Видът действа върху субстрата, причинявайки разтварянето на основните минерални елементи за неговото хранене, които впоследствие се абсорбират. Също така при търсенето и обработката на храна те атакуват други бактерии. Те могат да атакуват същия вид, но не и собствения си щам.

За да убие други бактерии, V. cholerae използва механизъм, наречен секреционна система тип VI (T6SS). Тази система е подобна на харпун, който прониква в клетъчната стена на други Грам отрицателни бактерии, причинявайки им умиране.

По този начин хранителните съединения на тези бактерии са налични. T6SS е подобен на системата, използвана от бактериофагите за инокулиране на тяхната генетична информация в бактериални клетки. Тази система вероятно също се използва от Vibrio cholerae за инокулиране на токсина му в епителни клетки.

Pathogeny

Предаване

Бактерията се предава по фекално-орален път, от човек на човек, чрез замърсена вода, предмети или храна. Холерата е експлозивна, когато се появява при популация без предварителен имунитет.

Години наред се смяташе, че основният път на предаване на болестта е приемът на замърсена вода. Днес е известно, че има храни, които могат да бъдат превозни средства за предаване на Vibrio cholerae. Някои от тези храни включват: миди, стриди, миди, скариди и раци.

Необходима е висока доза инокулум, за да се направи здрав индивид болен, около 10 ⁵ - 10 ⁸ бактерии. При отслабени или недохранени индивиди обаче е достатъчно много по-малко количество инокулум. Инкубационният период за заболяването варира от 6 часа до 5 дни.

епидемиология

Въпреки че има информация за епидемиите от холера от XIV век, първите документирани пандемии датират от началото на 19 век. Между 1817 и 1923 г. се появяват най-малко шест известни пандемии от холера, причинени от класическия биотип на холери от Vibrio.

Тази серия от пандемии започва от Индия, главно от делтата на река Ганг. След като стигна до Близкия изток, оттам се разшири до Европа. Друг маршрут за влизане в Европа беше Средиземноморието, през каравани от Арабия. От Европа стигна до Америка.

От 1923 до 1961 г. е имало период без пандемия за това заболяване и са били известни само локални случаи на холера. От 1961 г. той се появява отново с нов биотип, наречен Tor, който предизвиква седмата пандемия.

От 90-те години са идентифицирани повече от 200 серогрупи и нетипични форми на Тор. През 1991 г. възниква осмата пандемия на холера. Понастоящем случаите на холера са ограничени главно до районите на Африка на юг от Сахара, Индия, Югоизточна Азия и някои области на Карибите. В тези региони той е станал ендемичен.

Форма на действие

Бактериите произвеждат няколко токсина, но класическите дехидратиращи симптоми на диария на заболяването се причиняват от холерен ентеротоксин (ТС).

Той е съставен от нетоксична В субединица и ензимно активна А субединица. Субединицата В действа върху рецепторите на епителните клетки на тънките черва. Субединица А активира аденилатциклазата.

Ентеротоксинът се свързва с клетките в чревната лигавица чрез бактериални пили и причинява диария и дехидратация чрез активиране на ензима аденилат циклаза.

Това води до повишено производство на вътреклетъчен цикличен аденозин монофосфат, което кара клетките на лигавицата да изпомпват големи количества вода и електролити.

Вибрио холерата отделя други токсини като ZOT и ACE. Те действат чрез неутрализиране на клетките на имунната система, които са способни да елиминират вибрионите (случай на IgG). Те също могат да неутрализират холерен ентеротоксин (случай на IgA).

Симптоми и лечение

Симптомите включват: хиповолемичен шок, повръщане, диария, ацидоза, мускулни крампи, суха кожа, стъклени или хлътнали очи, висока сърдечна честота, летаргия и сънливост.

В ендемични райони е установено наличието на бактерията при хора, близки до хора с холера. Пациентите не показват видими симптоми на заболяването, което показва наличието на асимптоматични индивиди.

Холерата е предотвратима и има орални ваксини, които са ефективни срещу болестта до 60-66%. Въпреки това, огнищата могат да бъдат причинени от природни събития или причинени от хората. Това се случва чрез замърсяване на водата или компрометиране на достъпа до безопасна вода и канализация.

Адекватната и навременна рехидратационна терапия може да намали смъртността до по-малко от 1%. Лечението с антибиотици може да намали загубата на вибрио. Въпреки това, нито една от тези мерки за лечение не е променила значително разпространението на болестта.

Антибиотиците, които обикновено се използват при възрастни, са тези от групата на доксициклин и тетрациклин. Нитрофуран Фуразолидон се използва при бременни жени. Сулфаметоксазол и триметоприм (SMZ + TMP) се препоръчват при деца.

Основен елемент за контрол на епидемиите е адекватното санитарно управление на канализацията и санитарните условия като цяло. В този смисъл холерата е заболяване, свързано със условия на бедност.

Наличието на холери от Vibrio в организма се открива с лабораторни изследвания като PCR, ELISA тест или използване на селективни културни среди.

Препратки

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. и Martinez-Urtaza, J. (2017). Нехолерни вибрации: микробният барометър на климатичните промени. Тенденции Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ и Mekalanos, JJ (1998). Епидемиология, генетика и екология на токсичните холери от Vibrio. Отзиви за микробиология и молекулярна биология.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM и G. Balakrish Nair, GB (изд.). (2008 г.). Вибрио холера. Геномика и молекулярна биология. Caister Academic Press. Бангладеш. 218 с.
4. Glass RI, Black RE (1992) Епидемиологията на холерата (стр. 129-154). В: Barua D., Greenough WB (eds) Холера. Актуални теми в инфекциозната болест. Спрингер, Бостън, Ню Йорк.
5. Kierek, K. and Watnick, PI (2003). Екологични детерминанти на развитието на биофилми от Vibrio cholerae. Приложна и екологична микробиология. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. and Hazent, TC (1989). In Situ Survival of Vibrio cholerae и Escherichia coli в тропическа дъждовна гора. Приложна и екологична микробиология. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. and Fisch, A. (2017). Истинската тежест и риск от холера: последствия за превенция и контрол. Ланцетът. Преглед на инфекциозни заболявания. 7 (8): 521-530.