VIBRIO KOLERE: KARAKTERISTIKE, MORFOLOGIJA, STANIŠTE - BIOLOGIJA - 2026

Vibrio kolera je fakultativna, flagelatna, gram negativna anaerobna bakterija. Vrsta je uzrok bolesti kolere kod ljudi. Ova crijevna bolest izaziva tešku proljev i može uzrokovati smrt ako se ne liječi pravilno. Uzrokuje više od 100.000 smrti godišnje, a većina je djece.

Kolera se prenosi kontaminiranom hranom i vodom ili putem kontakta s osobe na osobu. Liječenje uključuje rehidracijsku terapiju i specifične antibiotike. Postoje relativno uspješna oralna cjepiva.

Vibrio kolere viđene pod prijenosnim elektronskim mikroskopom. Autor: Kir Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), putem Wikimedia Commons

Opće karakteristike

Vibrio kolera je jednostanični organizam sa staničnom stijenkom. Stanična stijenka je tanka, sastavljena od peptidoglikana između dvije fosfolipidne membrane. Živi u vodenom okruženju, posebno ustima i ribnjacima, povezanim s planktonom, algama i životinjama. Poznata su dva biotipa i nekoliko serotipa.

biofilmovi

Bakterija je dio bakterioplanktona u vodenim tijelima, kako u slobodnom obliku (vibrios), tako i u tankim filmovima (biofilmi) na organskim površinama.

Ti se biofilmi sastoje od skupina bakterija okruženih vodenim kanalima. Ljepljenje biofilma moguće je zahvaljujući proizvodnji polisaharida iz vanjske membrane.

geni

Vibrio kolere imaju dva kromosoma u obliku plazmida. Patogene pasmine nose gene koji kodiraju proizvodnju kolere toksina (CT).

Uz to, oni uključuju gene za tzv. Faktor kolonizacije. Stup je koreguliran toksinom (TCP) i regulatornim proteinima (ToxR). Ovaj protein ko-regulira ekspresiju CT-a i TCP-a. Dio genetskih podataka koji kodiraju ove faktore patogenosti osiguravaju bakteriofagi.

genom

Njegov genom sastoji se od 4,03 Mb raspoređenih u dva kromosoma nejednake veličine. Poznat je DNK slijed cijelog genoma soja V. cholerae O1 N16961.

Čini se da su organizirani nizovi na kromosomu 1 odgovorni za različite procese. Među njima je umnožavanje DNA, stanična dioba, transkripcija gena, transformacija proteina i biosinteza stanične stijenke.

Na kromosomu 2 sintetiziraju se ribosomalni proteini koji su odgovorni za transport šećera, iona i aniona, metabolizam šećera i popravak DNK.

Unutar ove bakterije otkriveno je najmanje sedam bakteriofaga ili nitastih faga. Fagi su parazitski virusi bakterija. Phage CTX doprinosi dijelu sekvence koja kodira za sintezu kolerenog toksina (CT). To je zbog lizogene pretvorbe, Ukratko, patogenost određenih sojeva Vibrio kolere ovisi o složenom genetskom sustavu patogenih čimbenika. Među njima je faktor kolonizacije stupca ko-reguliran toksinom (TCP) i regulacijskim proteinom (ToxR) koji ko-regulira ekspresiju CT-a i TCP-a.

Zaraza

Kada ljudi konzumiraju kontaminiranu hranu ili vodu, bakterije ulaze u njihov probavni sustav. Po dolasku do tankog crijeva masovno se prianja za epitel.

Jednom tamo izlučuje toksin izazivajući biokemijske procese koji uzrokuju proljev. U ovom se okruženju bakterije hrane i razmnožavaju, puštajući se ponovno u okoliš kroz izmet. Razmnožavanje je razdijeljeno.

Filogenija i taksonomija

Rod Vibrio uključuje više od 100 opisanih vrsta. Od toga, 12 uzrokuje bolest kod ljudi. Pripada domeni bakterija, proteobacteria phylum (gama skupina), red Vibrionales, obitelj Vibrionaceae.

Vibrio kolera vrsta je dobro definirana biokemijskim i DNK testovima. Ispituje pozitivno na katalazu i oksidazu; i ne fermentira laktozu.

Talijanski liječnik Filippo Pacini prvi je izolirao bakteriju kolere 1854. godine. Pacini je dao znanstveno ime i identificirao ga kao uzročnika bolesti.

Poznato je više od 200 serogrupa Vibrio kolere, ali do danas su samo 01 i 0139 toksične. Svaka serogrupa može se podijeliti u različite antigene oblike ili serotipove. Među njima su Ogawa i Inaba, odnosno različiti biotipovi poput klasičnog i Tor.

Morfologija

Vibrio kolera je bacil (šipka ili bakterija u obliku šipke) duga 1,5-2 μm i široka 0,5 μm. Ima jedan flagellum smješten na jednom od njegovih pola. Ima citoplazmatsku membranu okruženu tankom stijenkom peptidoglikana.

Vanjska membrana ima složeniju strukturu koju čine fosfolipidi, lipoproteini, lipopolisaharidi i polisaharidni lanci.

Vanjska membrana projicira se na polisaharidne lance koji su odgovorni za adhezijsku sposobnost bakterija i tvore biofilme.

Uz to, zajedno s staničnom stijenkom, štiti citoplazmu od žučnih soli i hidroliznih enzima koje proizvodi ljudski crijevni trakt.

Stanište

Zauzima dva vrlo različita staništa: vodene sredine i ljudska crijeva. U svojoj slobodnoj fazi, Vibrio kolera uspijeva u toplim, slanim vodama.

Može živjeti u rijekama, jezerima, barama, estuarijima ili u moru. Endemski je u Africi, Aziji, Južnoj i Srednjoj Americi. Tada kao parazit živi u tankom crijevu ljudskih bića.

Bakterija se nalazi čak i u tropskim plažnim područjima, u vodama s 35% slanosti i temperaturama od 25 ° C.

Zabilježeno je prisustvo patogenih Vibrio kolera u sušnim zonama i na unutrašnjosti Afrike. To ukazuje da vrsta može preživjeti u mnogo većem rasponu varijacija staništa nego što se prethodno mislilo.

Neke studije pokazuju da je Vibrio kolera divlja bakterija koja se nalazi u slatkovodnim tijelima u tropskim prašumama.

Razmnožavanje i životni ciklus

Budući da je bakterija, razmnožava se binarnom fisijom ili biparticijom. Vibrio kolere zadržavaju se u vodi kao slobodni planktonski vibrioni ili agregati vibrija.

Agregati vibriosa tvore biofilmove u fitoplanktonu, zooplanktonu, masi jaja insekata, egzoskeletima, detritusima, pa čak i na vodenim biljkama. Oni koriste hitin kao izvor ugljika i dušika.

Biofilmi se sastoje od naslaganih bakterija okruženih vodenim kanalima, prilijepljene jedna uz drugu i na supstrat pomoću vanjskog stvaranja polisaharida. To je tanak, želatinozni sloj bakterija.

Okolišni vibrioni gutaju se konzumiranjem kontaminirane hrane ili vode. Jednom unutar probavnog sustava bakterije koloniziraju epitel tankog crijeva.

Nakon toga, vibrio se veže na sluznicu pomoću stuba i specijaliziranih proteina. Zatim započinje njegovo razmnožavanje i izlučivanje toksina kolere. Ovaj toksin potiče proljev pri čemu bakterije ponovno ulaze u vanjsko okruženje.

ishrana

Ova bakterija ima metabolizam temeljen na fermentaciji glukoze. U slobodnom stanju hranu dobija u obliku ugljika i dušika iz različitih organskih izvora. Neki od njih su hitin ili ugljik koji izlučuju alge iz fitoplanktona.

Za asimilaciju željeza vrsta proizvodi siderofor vibriobaktin. Vibriobaktin je željezni helatni spoj koji otapa ovaj mineral omogućavajući mu apsorpciju aktivnim transportom.

U vodenom okruženju ispunjava važne funkcije povezane s njegovom hranjivom tvari u ekosustavu. Doprinosi remineralizaciji organskog ugljika i mineralnih hranjivih sastojaka.

S druge strane, to je bakterija. Sve to dodjeljuje mu relevantnu ulogu kao dio bakterioplanktona u mikrobnim petlji ili mikrobnim mrežama hrane u vodenim ekosustavima.

Vibrio kolera provodi temeljne procese varenja hrane vani, kroz tvari koje izlučuje. Taj je mehanizam sličan onom ostalih bakterija.

Vrsta djeluje na supstrat uzrokujući otapanje bitnih mineralnih elemenata za njezinu prehranu, koji se nakon toga apsorbiraju. Također, u potrazi i obradi hrane napadaju druge bakterije. Mogu napasti istu vrstu, ali ne vlastiti soj.

Da bi ubio druge bakterije, V. cholerae koristi mehanizam koji se naziva Sekrecijski sustav tipa VI (T6SS). Ovaj je sustav sličan harpunu koji prodire u staničnu stijenku drugih Gram negativnih bakterija, uzrokujući im da umru.

Stoga su hranjivi spojevi tih bakterija dostupni. T6SS je sličan sustavu koji koriste bakteriofagi da inociraju svoje genetske podatke u bakterijske stanice. Vibrio kolere ovaj sustav također može koristiti za inokulaciju svog toksina u stanicama epitela.

Pathogeny

Prijenos

Bakterija se prenosi fekalno-oralnim putem, od osobe do osobe, kroz kontaminiranu vodu, predmete ili hranu. Kolera je eksplozivna kada se pojavi kod populacije bez prethodnog imuniteta.

Godinama se smatralo da je glavni put prenošenja bolesti unos kontaminirane vode. Danas se zna da postoje namirnice koje mogu biti vozila za prijenos Vibrio kolere. Neke od ovih namirnica uključuju: školjke, ostrige, školjke, škampe i rakove.

Za zdravu bolesnicu, oko 10 ⁵ - 10 ⁸ bakterija, potrebna je velika doza inokuluma. Međutim, kod oslabljenih ili pothranjenih pojedinaca dostatna je znatno manja količina inokuulata. Period inkubacije za bolest kreće se od 6 sati do 5 dana.

epidemiologija

Iako postoje informacije o epidemiji kolere od 14. stoljeća, prve dokumentirane pandemije datiraju iz početka 19. stoljeća. Između 1817. i 1923. godine dogodilo se najmanje šest poznatih pandemija kolere, uzrokovanih klasičnim biotipom kolebe Vibrio.

Ova serija pandemija započela je iz Indije, uglavnom iz delte rijeke Ganges. Jednom kada je stigao do Bliskog Istoka, odatle se proširio u Europu. Drugi put ulaska u Europu bio je Sredozemlje, kroz prikolice iz Arabije. Iz Europe je stigla u Ameriku.

Od 1923. do 1961. postojalo je razdoblje bez pandemije zbog ove bolesti i poznati su samo lokalni slučajevi kolere. Počevši od 1961. godine ponovno se pojavljuje s novim biotipom pod nazivom Tor koji je uzrokovao sedmu pandemiju.

Od devedesetih godina 20. stoljeća identificirano je više od 200 serogrupa i atipičnih oblika Tor. 1991. godine dogodila se osma pandemija kolere. Trenutno su slučajevi kolere uglavnom ograničeni na regije subsaharske Afrike, Indije, jugoistočne Azije i nekih područja Kariba. U tim regijama postala je endemska.

Oblik djelovanja

Bakterije proizvode nekoliko toksina, ali klasični dehidracijski dijarejski simptomi bolesti uzrokovani su kolere enterotoksinom (TC).

Sastoji se od netoksične B podjedinice i enzimatski aktivne A podjedinice. Podjedinica B djeluje na receptore epitelnih stanica tankog crijeva. Podjedinica A aktivira adenilat ciklazu.

Enterotoksin se veže na stanice crijevne sluznice preko bakterijskih pilija i uzrokuje dijareju i dehidraciju aktiviranjem enzima adenylat ciklaze.

To dovodi do povećane proizvodnje unutarstaničnog cikličkog adenosino monofosfata, zbog čega stanice sluznice pumpaju velike količine vode i elektrolita.

Vibrio kolera oslobađa i druge toksine poput ZOT i ACE. Oni djeluju neutralizirajući stanice imunološkog sustava koje su sposobne eliminirati vibrione (slučaj IgG). Također mogu neutralizirati enterotoksin kolere (slučaj IgA).

Simptomi i liječenje

Simptomi uključuju: hipovolemični šok, povraćanje, proljev, acidozu, grčeve mišića, suhu kožu, staklaste ili potopljene oči, visok otkucaj srca, letargiju i pospanost.

U endemskim područjima otkrivena je prisutnost bakterija kod ljudi bliskih osobama kolere. Pacijenti ne pokazuju vidljive simptome bolesti, što ukazuje na postojanje asimptomatskih pojedinaca.

Kolera se može spriječiti i postoje oralna cjepiva koja su djelotvorna protiv bolesti i do 60-66%. Međutim, epidemije mogu biti uzrokovane prirodnim događajima ili uzrokovane ljudima. To se događa kontaminiranjem vode ili ugrožavanjem pristupa sigurnoj vodi i sanitarnim vodama.

Adekvatna i pravovremena rehidracijska terapija može smanjiti smrtnost na manje od 1%. Liječenje antibioticima može smanjiti propadanje vibrioa. Međutim, nijedna od ovih mjera liječenja nije značajno promijenila širenje bolesti.

Antibiotici koji se obično koriste kod odraslih su oni iz skupine doksiciklina i tetraciklina. Nitrofuran Furazolidon primjenjuje se u trudnica. Sulfametoksazol i trimetoprim (SMZ + TMP) preporučuju se djeci.

Temeljni element za kontrolu epidemije je odgovarajuće sanitarno upravljanje kanalizacijom i sanitarnim uvjetima općenito. U tom smislu, kolera je bolest povezana s uvjetima siromaštva.

Prisutnost Vibrio kolere u tijelu otkriva se laboratorijskim testovima poput PCR, ELISA testa ili upotrebom medija za selektivnu kulturu.

Reference

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. i Martinez-Urtaza, J. (2017). Ne-kolere vibrioni: mikrobni barometar klimatskih promjena. Trendovi Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ i Mekalanos, JJ (1998). Epidemiologija, genetika i ekologija toksigena Vibrio kolere. Recenzije mikrobiologije i molekularne biologije.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM i G. Balakrish Nair, GB (ur.). (2008). Vibrio kolere. Genomika i molekularna biologija. Caister Academic Press. Bangladeš. 218 str.
4. Staklo RI, crno RE (1992) Epidemiologija kolere (str. 129-154). U: Barua D., Greenough WB (ur.) Kolera. Aktuelne teme iz infektivne bolesti. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. i Watnick, PI (2003). Ekološke odrednice razvoja biofilma Vibrio cholerae. Primjena i mikrobiologija okoliša. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. i Hazent, TC (1989). U preživljavanju situacije Vibrio cholerae i Escherichia coli u vodenom slivu tropske šume. Primjena i mikrobiologija okoliša. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. i Fisch, A. (2017). Pravi teret i rizik od kolere: posljedice za prevenciju i kontrolu. Lancet. Pregled zaraznih bolesti. 7 (8): 521-530.