VIBRIO CHOLERAE: CARACTERISTICI, MORFOLOGIE, HABITAT - BIOLOGIE - 2025

Vibrio cholerae este o bacterie anaerobă facultativă, flagelată, gram-negativă. Specia este cauza bolii de holeră la om. Această boală intestinală provoacă diaree severă și poate provoca moartea dacă nu este îngrijită în mod corespunzător. Aceasta provoacă peste 100.000 de decese pe an, majoritatea la copii.

Colera se transmite prin alimente și apă contaminate sau prin contact de la persoană la persoană. Tratamentul include terapia de rehidratare și antibiotice specifice. Există vaccinuri orale relativ reușite.

Vibrio cholerae văzută sub un microscop electronic de transmisie. De Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), prin Wikimedia Commons

Caracteristici generale

Vibrio cholerae este un organism unicelular cu perete celular. Peretele celular este subțire, compus din peptidoglican între două membrane fosfolipide. Trăiește în medii acvatice, în special estuare și bălți, asociate cu planctonul, algele și animalele. Se cunosc două biotipuri și mai multe serotipuri.

biofilmele

Bacteria face parte din bacterioplankton în corpuri de apă, atât în ​​formă liberă (vibrio) cât și în filme subțiri (biofilme) pe suprafețe organice.

Aceste biofilme sunt formate din grupuri de bacterii înconjurate de canale de apă. Aderența biofilmului este posibilă datorită producerii de polizaharide din membrana exterioară.

genele

Vibrio cholerae are doi cromozomi sub formă de plasmide. Razele patogene poartă gene care codifică producerea toxinei de holeră (CT).

În plus, acestea includ gene pentru așa-numitul factor de colonizare. Pilul este co-reglat de toxină (TCP) și o proteină de reglare (ToxR). Această proteină co-reglează expresia CT și TCP. O parte din informațiile genetice care codifică acești factori de patogenitate sunt furnizate de bacteriofagi.

genomul

Genomul său este compus din 4,03 Mb distribuit în doi cromozomi de dimensiuni inegale. Se cunoaște secvența ADN a întregului genom al tulpinii N16961 de V. cholerae O1.

Secvențele organizate pe cromozomul 1 par să fie responsabile pentru diverse procese. Printre acestea, înmulțirea ADN-ului, diviziunea celulară, transcripția genelor, traducerea proteinelor și biosinteza peretelui celular.

Pe cromozomul 2 sunt sintetizate proteine ​​ribozomale, care sunt responsabile pentru transportul zaharurilor, ionilor și anionilor, metabolismul zaharurilor și repararea ADN-ului.

În cadrul acestei bacterii, au fost detectate cel puțin șapte bacteriofage sau fagii filamentosi. Fazele sunt virusuri parazite ale bacteriilor. Phage CTX contribuie cu o parte din secvența care codifică sinteza toxinei de holeră (CT). Acest lucru se datorează conversiei lisogene,

Pe scurt, patogenitatea anumitor tulpini de Vibrio cholerae depinde de un sistem genetic complex de factori patogeni. Printre ei factorul de colonizare pilus co-reglat de toxină (TCP) și o proteină de reglare (ToxR) care co-reglează expresia CT și TCP.

Contagiune

Când oamenii consumă alimente sau apă contaminate, bacteriile intră în sistemul lor digestiv. Când ajunge la intestinul subțire, aderă în masă la epiteliu.

Odată ajuns acolo, secretă toxina, provocând procesele biochimice care provoacă diaree. În acest mediu, bacteriile se hrănesc și se reproduc, fiind eliberate înapoi în mediu prin fecale. Reproducerea sa se face prin bipartiție.

Filogenie și taxonomie

Genul Vibrio include peste 100 de specii descrise. Dintre acestea, 12 cauzează boală la om. Aparține domeniului Bacteria, Proteobacteria phylum (grup gamma), ordinul Vibrionales, familiei Vibrionaceae.

Vibrio cholerae este o specie bine definită prin teste biochimice și ADN. Testează pozitiv pentru catalază și oxidază; și nu fermentează lactoza.

Medicul italian Filippo Pacini a fost primul care a izolat bacteriile de holeră în 1854. Pacini i-a dat un nume științific și a identificat-o drept agentul cauzal al bolii.

Sunt cunoscute peste 200 de serogrupuri de Vibrio cholerae, dar până în prezent doar 01 și 0139 sunt toxice. Fiecare serogrup poate fi împărțit în forme sau serotipuri antigenice diferite. Printre acestea se numără Ogawa și Inaba sau diferite biotipuri precum clasicul și Tor.

Morfologie

Vibrio cholerae este un bacil (bacterii în formă de tijă sau tijă) de 1,5-2 μm lungime și 0,5 μm lățime. Are un singur flagel situat la unul dintre poli. Are o membrană citoplasmatică înconjurată de un perete subțire de peptidoglican.

Membrana exterioară are o structură mai complexă formată din fosfolipide, lipoproteine, lipopolizaharide și lanțuri polizaharidice.

Membrana externă se proiectează către lanțuri de polizaharide care sunt responsabile pentru capacitatea de adeziune a bacteriilor și formează biofilme.

În plus, împreună cu peretele celular, protejează citoplasma de sărurile biliare și de enzimele hidrolitice produse de tractul intestinal uman.

habitat

Ocupă două habitate foarte diferite: mediile acvatice și intestinele umane. În faza sa liberă, Vibrio cholerae prosperă în ape calde, cu salinitate scăzută.

Poate trăi în râuri, lacuri, iazuri, estuare sau în mare. Este endemică în Africa, Asia, America de Sud și America Centrală. Apoi, ca parazit, acesta trăiește în intestinul subțire al ființelor umane.

Bacteria se găsește chiar în zonele de plajă tropicală, în ape cu salinitate de 35% și temperaturi de 25 ° C.

Prezența Vibrio cholerae patogenă a fost raportată în zonele aride și interioare din Africa. Acest lucru indică faptul că specia poate supraviețui într-o gamă mult mai mare de variație a habitatului decât se credea anterior.

Unele studii arată că Vibrio cholerae este o bacterie sălbatică care se găsește în corpurile de apă dulce din pădurile tropicale.

Reproducerea și ciclul de viață

Fiind o bacterie, se reproduce prin fisiune binară sau bipartiție. Vibrio cholerae persistă în apă sub formă de vibriuri planctonice libere sau agregate de vibrio.

Agregatele vibriilor formează biofilme în fitoplancton, zooplancton, mase de ouă pentru insecte, exoscheleturi, detritus și chiar pe plante acvatice. Folosește chitina ca sursă de carbon și azot.

Biofilmele constau din bacterii stivuite înconjurate de canale de apă, atașate între ele și la substrat printr-o producție externă de polizaharide. Este un strat subțire, gelatinos de bacterii.

Vibriile de mediu sunt ingerate prin consumul de alimente sau apă contaminate. Odată ajuns în sistemul digestiv, bacteriile colonizează epiteliul intestinului subțire.

Ulterior, vibrio se leagă de mucoasă de către pilis și proteine ​​specializate. Apoi, începe multiplicarea și secreția toxinei de holeră. Această toxină promovează diareea prin care bacteriile reintră în mediul extern.

Nutriție

Această bacterie are un metabolism bazat pe fermentarea glucozei. În stare liberă, își obține hrana sub formă de carbon și azot din diverse surse organice. Unele dintre acestea sunt chitină sau carbon provenite de alge din fitoplancton.

Pentru asimilarea fierului, specia produce vibriobactina sideroforului. Vibriobactina este un compus chelatant al fierului care dizolvă acest mineral permițându-i să fie absorbit prin transport activ.

În mediile acvatice, îndeplinește funcții importante legate de alimentația sa în ecosistem. Contribuie la remineralizarea carbonului organic și a substanțelor nutritive minerale.

Pe de altă parte, este bacterivor. Toate acestea îi atribuie un rol relevant ca parte a bacterioplanktonului în buclele microbiene sau pe rețelele alimentare microbiene din ecosistemele acvatice.

Vibrio cholerae desfășoară procesele fundamentale pentru digerarea alimentelor sale în exterior, prin substanțele pe care le secretă. Acest mecanism este similar cu cel al altor bacterii.

Specia acționează asupra substratului determinând dizolvarea elementelor minerale esențiale pentru nutriția sa, care sunt absorbite ulterior. De asemenea, în căutarea și procesarea hranei atacă alte bacterii. Aceștia pot ataca aceeași specie, dar nu și propria tulpină.

Pentru a ucide alte bacterii, V. cholerae folosește un mecanism numit Sistem de secreție de tip VI (T6SS). Acest sistem este similar cu un harpon care pătrunde în peretele celular al altor bacterii Gram negative cauzând moartea.

Astfel, compușii nutriționali ai acestor bacterii devin disponibili.T6SS este similar cu sistemul folosit de bacteriofagi pentru a-și inocula informațiile genetice în celulele bacteriene. Acest sistem este posibil, de asemenea, utilizat de Vibrio cholerae pentru a-și inocula toxina în celulele epiteliale.

patogenia

Transmitere

Bacteria este transmisă pe cale fecal-orală, fie de la persoană la persoană, prin apă, obiecte sau alimente contaminate. Colera este explozivă când apare la o populație fără imunitate prealabilă.

Ani de zile s-a crezut că principala cale de transmitere a bolii a fost aportul de apă contaminată. Astăzi se știe că există alimente care pot fi vehicule pentru transmiterea Vibrio cholerae. Unele dintre aceste alimente includ: scoici, stridii, midii, creveți și crabi.

O doză mare de inocul este necesară pentru a face un individ sănătos bolnav, aproximativ 10 ⁵ - 10 ⁸ bacterii. Cu toate acestea, la indivizii slăbiți sau subnutriți, este suficientă o cantitate mult mai mică de inocul. Perioada de incubație a bolii variază de la 6 ore la 5 zile.

epidemiologie

Deși există informații despre epidemiile de holeră încă din secolul al XIV-lea, primele pandemii documentate datează de la începutul secolului al XIX-lea. Între 1817 și 1923, au avut loc cel puțin șase pandemii de holeră cunoscute, cauzate de biotipul clasic al Vibrio cholerae.

Această serie de pandemii a pornit din India, în special din Delta râului Ganges. Odată ajuns în Orientul Mijlociu, s-a extins de acolo în Europa. O altă cale de intrare în Europa a fost Mediterana, prin rulote din Arabia. Din Europa a venit în America.

Din 1923 până în 1961 a existat o perioadă fără pandemie pentru această boală și au fost cunoscute doar cazuri locale de holeră. Începând cu 1961, reaparează cu un nou biotip numit Tor care a provocat a șaptea pandemie.

Începând cu anii 1990, au fost identificate peste 200 de serogrupuri și forme atipice de Tor. În 1991 a apărut a opta pandemie de holeră. În prezent, cazurile de holeră sunt limitate în principal la regiuni din Africa sub-Sahariană, India, Asia de Sud-Est și unele zone din Caraibe. În aceste regiuni a devenit endemic.

Forma de acțiune

Bacteriile produc mai multe toxine, dar simptomele clasice de deshidratare diareică ale bolii sunt cauzate de enterotoxina de holeră (TC).

Este alcătuit dintr-o subunitate B non-toxică și o subunitate A activă enzimatic. Subunitatea B acționează asupra receptorilor celulelor epiteliale ale intestinului subțire. Subunitatea A activează adenilatul ciclază.

Enterotoxina se leagă de celulele mucoasei intestinale prin pili bacterieni și provoacă diaree și deshidratare prin activarea enzimei adenilat ciclază.

Aceasta duce la creșterea producției de adenozin monofosfat ciclic intracelular, determinând celulele mucoasei să pompeze cantități mari de apă și electroliți.

Vibrio cholerae eliberează alte toxine precum ZOT și ACE. Ele acționează prin neutralizarea celulelor sistemului imunitar care sunt capabile să elimine vibrio-urile (caz IgG) De asemenea, pot neutraliza enterotoxina de holeră (caz IgA).

Simptome și tratament

Simptomele includ: șoc hipovolemic, vărsături, diaree, acidoză, crampe musculare, piele uscată, ochi sticloși sau scufundați, ritm cardiac ridicat, letargie și somnolență.

În zonele endemice, prezența bacteriilor a fost detectată la persoane apropiate persoanelor cu holeră. Pacienții nu prezintă simptome vizibile ale bolii, ceea ce indică existența unor persoane asimptomatice.

Colera poate fi prevenită și există vaccinuri orale care sunt eficiente împotriva bolii până la 60-66%. Cu toate acestea, focarele pot fi cauzate de evenimente naturale sau cauzate de oameni. Acest lucru se produce prin contaminarea apei sau compromiterea accesului la apă sigură și canalizare.

Terapia de rehidratare adecvată și în timp util poate reduce mortalitatea la mai puțin de 1%. Tratamentul cu antibiotice poate scădea vărsarea vibrio-ului. Cu toate acestea, niciuna dintre aceste măsuri de tratament nu a modificat în mod semnificativ răspândirea bolii.

Antibioticele utilizate frecvent la adulți sunt cele din grupul Doxiciclina și Tetraciclină. Nitrofuran Furazolidona este utilizat la gravide. Sulfametoxazolul și trimetoprimul (SMZ + TMP) sunt recomandate la copii.

Un element fundamental pentru controlul epidemiilor este gestionarea sanitară adecvată a canalizării și a condițiilor sanitare în general. În acest sens, holera este o boală asociată condițiilor de sărăcie.

Prezența Vibrio cholerae în organism este detectată cu teste de laborator, cum ar fi PCR, test ELISA sau utilizarea unor medii de cultură selective.

Referințe

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. și Martinez-Urtaza, J. (2017). Vibrele non-colera: barometrul microbian al schimbărilor climatice. Tendințe Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ și Mekalanos, JJ (1998). Epidemiologie, genetică și ecologie de Vibrio cholerae Toxigenic. Recenzii pentru microbiologie și biologie moleculară.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM și G. Balakrish Nair, GB (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genomică și biologie moleculară. Presa Academică Caister. Bangladesh. 218 p.
4. Glass RI, Black RE (1992) Epidemiologia holerei (pp. 129-154). În: Barua D., Greenough WB (eds) Colera. Subiecte actuale în bolile infecțioase. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. și Watnick, PI (2003). Determinanții de mediu ai dezvoltării biofilmului Vibrio cholerae. Aplicat și Microbiologie de mediu. 69 (9); 5079 - 5088.
6. Perez-Roșas, N. și Hazent, TC (1989). În situația Supraviețuirea Vibrio cholerae și Escherichia coli într-o bazin cu apa tropicală. Aplicat și Microbiologie de mediu. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. și Fisch, A. (2017). Adevărata povară și riscul de holeră: implicații pentru prevenire și control. Lancetul. Revizuirea bolilor infecțioase. 7 (8): 521-530.