Cholera - przyczyny i patogeneza

Przyczyny cholery

Czynnikiem wywołującym cholerę jest bakteria Vibrio cholerae, należąca do rodzaju Vibrio z rodziny Vibrionaceae.

Bakteria cholery reprezentowana jest przez dwa biowary o podobnych właściwościach morfologicznych i barwiących (biowar cholery i biowar El Tor).

Czynnikami wywołującymi cholerę są przecinkowce serogrup 01 i 0139 gatunku Vibrio cholerae, należące do rodzaju Vibrio, rodziny Vibrionaceae. W obrębie gatunku Vibrio cholerae wyróżnia się dwa główne biovary – biovar cholerae classic, odkryty przez R. Kocha w 1883 r., oraz biovar El Tor, wyizolowany w 1906 r. w Egipcie na stacji kwarantanny El Tor przez F. i E. Gotshlich.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Dobra kulturowe

Vibrios są fakultatywnymi beztlenowcami, ale preferują warunki wzrostu tlenowego, więc tworzą warstwę na powierzchni płynnego podłoża odżywczego. Optymalna temperatura wzrostu wynosi 37 °C przy pH 8,5-9,0. Aby uzyskać optymalny wzrost, mikroorganizmy wymagają obecności 0,5% chlorku sodu w podłożu. Podłoże akumulacyjne to 1% alkalicznej wody peptonowej, na której tworzą warstwę w ciągu 6-8 godzin. Cholera vibrios są bezpretensjonalne i mogą rosnąć na prostych podłożach. Podłożem elektywnym jest TCBS (agar tiosiarczanowo-cytrynianowo-sacharozowo-żółciowy). Do subkultury stosuje się agar alkaliczny i agar tryptonowo-sojowy (TSA).

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Właściwości biochemiczne

Czynniki wywołujące cholerę są biochemicznie aktywne i oksydazo-dodatnie, mają właściwości proteolityczne i sacharolityczne: wytwarzają indol, dekarboksylazę lizyny, upłynniają żelatynę w formie lejka, nie wytwarzają siarkowodoru. Fermentują glukozę, mannozę, sacharozę, laktozę (powoli), skrobię, nie fermentują ramnozy, arabinozy, dulcytolu, inozytolu, inuliny. Mają aktywność reduktazy azotanowej.

Bakterie cholery różnią się wrażliwością na bakteriofagi. Klasyczne bakterie cholery są lizowane przez bakteriofagi grupy IV według Mukerjee, a biovary El Tor są lizowane przez bakteriofagi grupy V. Różnicowanie patogenów cholery odbywa się na podstawie właściwości biochemicznych, zdolności do hemolizy erytrocytów baranich, aglutynacji erytrocytów kurcząt oraz wrażliwości na polimyksynę i bakteriofagi. Biovar El Tor jest odporny na polimyksynę, aglutynuje erytrocyty kurcząt i hemolizuje erytrocyty baranich, ma dodatni odczyn Vogesa-Proskauera i test heksaminowy. V. cholerae 0139 należy do biovaru El Tor według cech fenotypowych.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Struktura antygenowa

Wibriony cholery mają antygeny O i H. W zależności od struktury antygenu O wyróżnia się ponad 150 serogrup, wśród których czynnikami wywołującymi cholerę są serogrupy 01 i 0139. W obrębie serogrupy 01, w zależności od kombinacji podjednostek A, B i C, dzieli się na serowary: Ogawa (AB), Inaba (AC) i Hikoshima (ABC). Wibriony serogrupy 0139 aglutynują tylko z surowicą 0139. Antygen H jest antygenem generycznym.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Postawa wobec czynników środowiskowych

Czynniki wywołujące cholerę są wrażliwe na promieniowanie UV, suszenie, środki dezynfekujące (oprócz amin czwartorzędowych), kwaśne wartości pH i ogrzewanie. Czynniki wywołujące cholerę, zwłaszcza biovar El Tor, są zdolne do istnienia w wodzie w symbiozie z hydrobiontami i algami; w niesprzyjających warunkach mogą przekształcić się w formę nieuprawną. Właściwości te pozwalają nam zaklasyfikować cholerę jako infekcję anthroposapronosis.

[ 23 ], [ 24 ]

Czynniki patogeniczności

Genom V. cholerae składa się z dwóch kolistych chromosomów: dużego i małego. Wszystkie geny niezbędne do życia i wdrożenia zasady patogennej są zlokalizowane na dużym chromosomie. Mały chromosom zawiera integron, który wychwytuje i wyraża kasety oporności na antybiotyki.

Głównym czynnikiem patogeniczności jest enterotoksyna cholery (CT). Gen pośredniczący w syntezie tej toksyny jest zlokalizowany w kasecie toksyczności znajdującej się w genomie nitkowatego bakteriofaga CTX. Oprócz genu enterotoksyny, geny zot i ace znajdują się na tej samej kasecie. Produktem genu zot jest toksyna (zonula occludens toxin), a gen ace determinuje syntezę dodatkowej enterotoksyny (accessory cholerae enterotoksyna). Obie te toksyny uczestniczą w zwiększaniu przepuszczalności ściany jelita. Genom faga zawiera również gen ser-adhezyny i sekwencję RS2 kodującą replikację faga i jego integrację z chromosomem.

Receptorem dla faga CTX są pilusy regulowane toksyną (Ter). Są to pilusy typu 4, które oprócz tego, że są receptorami dla faga CTX, są niezbędne do kolonizacji mikrokosmków jelita cienkiego, a także uczestniczą w tworzeniu biofilmu, w szczególności na powierzchni skorupy organizmów wodnych.

Ter są wyrażane w sposób skoordynowany z genem CT. Duży chromosom zawiera również gen pap, który determinuje syntezę neuraminidazy, która ułatwia realizację działania toksyny, oraz gen hap, który determinuje syntezę rozpuszczalnej proteazy hemallutyniny, która odgrywa ważną rolę w usuwaniu patogenu z jelita do środowiska zewnętrznego w wyniku swojego niszczącego działania na receptory nabłonka jelitowego związane z wibrionami.

Kolonizacja jelita cienkiego przez regulowane toksyną pilusy tworzy platformę dla działania enterotoksyny cholery, która jest białkiem o masie cząsteczkowej 84 000D, składającym się z 1 podjednostki A i 5 podjednostek B. Podjednostka A składa się z dwóch łańcuchów polipeptydowych A1 i A2, połączonych ze sobą mostkami disiarczkowymi. W kompleksie podjednostki B pięć identycznych polipeptydów jest połączonych ze sobą wiązaniem niekowalencyjnym w formie pierścienia. Kompleks podjednostki B odpowiada za wiązanie całej cząsteczki toksyny do receptora komórkowego - monosialowego gangliozydu GM1, który jest bardzo bogaty w komórki nabłonkowe błony śluzowej jelita cienkiego. Aby kompleks podjednostek mógł oddziaływać z GM1, musi zostać od niego odszczepiony kwas sialowy, co jest przeprowadzane przez enzym neuraminidazę, co ułatwia realizację działania toksyny. Kompleks podjednostek B po przyłączeniu do 5 gangliozydów na błonie nabłonka jelitowego zmienia swoją konfigurację tak, aby umożliwić A1 oderwanie się od kompleksu A1B5 i wniknięcie do komórki. Po wniknięciu do komórki peptyd A1 aktywuje cyklazę adenylanową. Dzieje się to w wyniku interakcji AI z NAD, co powoduje powstanie ADP-rybozy, która jest przenoszona do białka wiążącego GTP podjednostki regulacyjnej cyklazy adenylanowej. W rezultacie hamowana jest niezbędna funkcjonalnie hydroliza GTP, co prowadzi do akumulacji GTP w podjednostce regulacyjnej cyklazy adenylanowej, determinując stan aktywny enzymu, a w konsekwencji - zwiększoną syntezę c-AMP. Pod wpływem c-AMP w jelicie zmienia się transport jonów aktywnych. W obszarze krypt komórki nabłonkowe intensywnie uwalniają jony Cl-, a w obszarze kosmków upośledzone jest wchłanianie jonów Na+ i Cl-, co stanowi osmotyczną podstawę uwalniania wody do światła jelita.

Wibriony cholery dobrze znoszą niskie temperatury; w lodzie przeżywają do 1 miesiąca, w wodzie morskiej - do 47 dni, w wodzie rzecznej - od 3-5 dni do kilku tygodni, w glebie - od 8 dni do 3 miesięcy, w kale - do 3 dni, na surowych warzywach - 2-4 dni. na owocach - 1-2 dni. Wibriony cholery giną w ciągu 5 minut w temperaturze 80 °C, natychmiast w temperaturze 100 °C; są bardzo wrażliwe na kwasy, wysuszenie i bezpośrednie światło słoneczne, pod wpływemChloramina i inne środki dezynfekujące giną w ciągu 5–15 minut, dobrze się utrzymują przez długi czas, a nawet namnażają się w otwartych zbiornikach wodnych i ściekach bogatych w materię organiczną.

Patogeneza cholery

Punktem wejścia zakażenia jest przewód pokarmowy. Choroba rozwija się dopiero wtedy, gdy patogeny pokonają barierę żołądkową (najczęściej obserwuje się to w okresie wydzielania podstawowego, gdy pH treści żołądkowej zbliża się do 7), dotrą do jelita cienkiego, gdzie zaczynają się intensywnie rozmnażać i wydzielać egzotoksynę. Enterotoksyna lub choleragen warunkuje występowanie głównych objawów cholery. Zespół cholery wiąże się z obecnością w tym przecinkowcu dwóch substancji: białkowej enterotoksyny - choleragenu (egzotoksyny) i neuraminidazy. Choleragen wiąże się ze swoistąreceptor enterocytów - gangliozyd. Pod wpływem neuraminidazy z gangliozydów tworzy się specyficzny receptor. Kompleks receptorów specyficznych dla cholery aktywuje cyklazę adenylową, która inicjuje syntezę cAMP. Adenozynotrójfosforan reguluje wydzielanie wody i elektrolitów z komórki do światła jelita za pomocą pompy jonowej. W rezultacie błona śluzowa jelita cienkiego zaczyna wydzielać ogromną ilość płynu izotonicznego, który nie ma czasu na wchłonięcie w jelicie grubym - rozwija się biegunka izotoniczna. Z 1 litrem kału organizm traci 5 g chlorku sodu. 4 g wodorowęglanu sodu, 1 g chlorku potasu. Dodanie wymiotów zwiększa objętość utraconego płynu.

W rezultacie zmniejsza się objętość osocza, zmniejsza się objętość krwi krążącej i następuje jej zagęszczenie. Płyn jest redystrybuowany z przestrzeni śródmiąższowej do wewnątrznaczyniowej. Występują zaburzenia hemodynamiczne i zaburzenia mikrokrążenia, które skutkują wstrząsem odwodnieniowym i ostrą niewydolnością nerek. Rozwija się kwasica metaboliczna, której towarzyszą drgawki. Hipokaliemia powoduje arytmię, niedociśnienie, zmiany w mięśniu sercowym i atonię jelit.