Kolera - Syyt ja patogeneesi

Koleran syyt

Koleran aiheuttaja on Vibrio cholerae, joka kuuluu Vibrioaceae -heimon Vibrio- sukuun .

Koleravibrioa edustaa kaksi biovaria, jotka ovat morfologisilta ja väriominaisuuksiltaan samankaltaisia (kolerabiovari ja El Tor -biovari).

Koleran aiheuttajat ovat Vibrio cholerae -lajin seroryhmien 01 ja 0139 vibriot, jotka kuuluvat Vibrio cholerae -sukuun, Vibrionaceae-heimoon. Vibrio cholerae -lajin sisällä erotetaan kaksi pääbiovaria: biovari cholerae classic, jonka R. Koch löysi vuonna 1883, ja biovari El Tor, jonka F. ja E. Gotshlich eristivät vuonna 1906 Egyptissä El Torin karanteeniasemalla.

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

Kulttuurikohteet

Vibriot ovat fakultatiivisia anaerobisia mikrobeja, mutta ne viihtyvät aerobisissa kasvuolosuhteissa, joten ne muodostavat kalvon nestemäisen ravintoalustan pinnalle. Optimaalinen kasvulämpötila on 37 °C pH:ssa 8,5–9,0. Optimaalisen kasvun saavuttamiseksi mikro-organismit tarvitsevat 0,5 % natriumkloridia alustassa. Keräysalustana käytetään 1 % emäksistä peptonivettä, jonka pinnalle ne muodostavat kalvon 6–8 tunnissa. Koleravibriot ovat vaatimattomia ja voivat kasvaa yksinkertaisilla alustalla. Valinnainen alusta on TCBS (tiosulfaattisitraattisakkaroosi-sappi-agar). Jatkoviljelyyn käytetään emäksistä agaria ja tryptonisoija-agaria (TSA).

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

Biokemialliset ominaisuudet

Koleran aiheuttajat ovat biokemiallisesti aktiivisia ja oksidaasipositiivisia, niillä on proteolyyttisiä ja sakkarolyyttisiä ominaisuuksia: ne tuottavat indolia ja lysisidekarboksylaasia, nesteyttävät gelatiinia suppilomaiseksi, eivät tuota rikkivetyä. Ne fermentoivat glukoosia, mannoosia, sakkaroosia, laktoosia (hitaasti), tärkkelystä, eivät fermentoi ramnoosia, arabinoosia, dulsitolia, inositolia eivätkä inuliinia. Niillä on nitraattireduktaasiaktiivisuutta.

Koleravibriot eroavat toisistaan herkkyydeltään bakteriofageille. Mukerjeen mukaan klassisen koleravibrion hajottavat IV-ryhmän bakteriofagit, ja El Tor -biovarin vibrion hajottavat V-ryhmän bakteriofagit. Kolerapatogeenien välinen erilaistuminen tapahtuu biokemiallisten ominaisuuksien perusteella: kyvyn hemolysoida pässin punasoluja, agglutinoida kanan punasoluja sekä herkkyyden polymyksiinille ja bakteriofageille perusteella. Biovar El Tor on resistentti polymyksiinille, agglutinoi kanan punasoluja ja hemolysoi pässin punasoluja, sillä on positiivinen Voges-Proskauer-reaktio ja heksamiinitesti. V. cholerae 0139 kuuluu fenotyyppisten ominaisuuksiensa perusteella El Tor -biovariin.

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

Antigeeninen rakenne

Koleravibrioilla on O- ja H-antigeenejä. O-antigeenin rakenteesta riippuen erotetaan yli 150 seroryhmää, joista koleran aiheuttajat ovat seroryhmät 01 ja 0139. Seroryhmän 01 sisällä on A-, B- ja C-alayksiköiden yhdistelmästä riippuen jako serovareihin: Ogawa (AB), Inaba (AC) ja Hikoshima (ABC). Seroryhmän 0139 vibriot agglutinoivat vain seerumi 0139. H-antigeeni on geneerinen antigeeni.

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

Suhtautuminen ympäristötekijöihin

Koleran aiheuttajat ovat herkkiä UV-säteilylle, kuivumiselle, desinfiointiaineille (paitsi kvaternaarisille amiineille), happamille pH-arvoille ja lämmölle. Koleran aiheuttajat, erityisesti El Tor -biovarti, kykenevät elämään vedessä symbioosissa hydrobionttien ja levien kanssa; epäsuotuisissa olosuhteissa ne voivat muuttua viljelemättömään muotoon. Näiden ominaisuuksien perusteella voimme luokitella koleran antroposapronoositartunnaksi.

[ 23 ], [ 24 ]

Patogeenisuustekijät

V. choleraen genomi koostuu kahdesta rengaskromosomista: suuresta ja pienestä. Kaikki elämälle ja patogeneettisen periaatteen toteuttamiselle välttämättömät geenit sijaitsevat suuressa kromosomissa. Pieni kromosomi sisältää integronin, joka vangitsee ja ilmentää antibioottiresistenssikasetteja.

Tärkein patogeenisuustekijä on koleraenterotoksiini (CT). Tämän toksiinin synteesiä välittävä geeni sijaitsee rihmamaisen bakteriofagin CTX genomissa sijaitsevassa toksigeenisyyskasetissa. Enterotoksiinigeenin lisäksi zot- ja ace-geenit sijaitsevat samassa kasetissa. Zot-geenin tuote on toksiini (zonula occludens -toksiini), ja ace-geeni määrää toisen enterotoksiinin(lisäkoleraenterotoksiinin) synteesin. Molemmat toksiinit osallistuvat suolen seinämän läpäisevyyden lisäämiseen. Faagigenomi sisältää myös ser-adhesiinigeenin ja RS2-sekvenssin, joka koodaa faagin replikaatiota ja sen integroitumista kromosomiin.

CTX-faagin reseptori on toksiinin säätelemä pili (Ter). Ne ovat tyypin 4 piliä, jotka CTX-faagin reseptoreina toimimisen lisäksi ovat välttämättömiä ohutsuolen mikrovillien kolonisaatiolle ja osallistuvat myös biofilmin muodostumiseen, erityisesti vesieliöiden kuoren pinnalle.

Ter-geenit ilmentyvät koordinoidusti CT-geenin kanssa. Suuressa kromosomissa on myös pap-geeni, joka määrittää neuraminidaasin synteesin, mikä helpottaa toksiinin vaikutuksen toteutumista, ja hap-geeni, joka määrittää liukoisen hemallutiniiniproteaasin synteesin, jolla on tärkeä rooli taudinaiheuttajan poistamisessa suolistosta ulkoiseen ympäristöön sen vibrioihin liittyvän suoliston epiteelin reseptoreihin kohdistuvan tuhoisan vaikutuksen seurauksena.

Ohutsuolen kolonisaatio toksiinin säätelemillä piluksilla luo alustan koleraenterotoksiinin toiminnalle. Enterotoksiini on 84 000 D molekyylipainoltaan oleva proteiini, joka koostuu yhdestä alayksiköstä A ja viidestä alayksiköstä B. Alayksikkö A koostuu kahdesta polypeptidiketjusta A1 ja A2, jotka on yhdistetty toisiinsa disulfidisiltojen avulla. B-alayksikkökompleksissa viisi identtistä polypeptidiä on liittynyt toisiinsa ei-kovalenttisella sidoksella renkaan muodossa. B-alayksikkökompleksi vastaa koko toksiinimolekyylin sitoutumisesta solureseptoriin - monosiaaligangliosidiin GM1, jota on erittäin runsaasti ohutsuolen limakalvon epiteelisoluissa. Jotta alayksikkökompleksi voi olla vuorovaikutuksessa GM1:n kanssa, siaalihappo on irrotettava siitä. Tämän suorittaa neuraminidaasientsyymi, mikä helpottaa toksiinin vaikutuksen toteutumista. Alayksikkökompleksi B muuttaa konfiguraatiotaan kiinnittyessään viiteen gangliosidiin suoliston epiteelikalvolla siten, että se sallii A1:n irrota A1B5-kompleksista ja tunkeutua soluun. Tunkeuduttuaan soluun A1-peptidi aktivoi adenylaattisyklaasin. Tämä tapahtuu AI:n ja NAD:n vuorovaikutuksen seurauksena, mikä johtaa ADP-riboosin muodostumiseen, joka siirtyy adenylaattisyklaasin säätelyalayksikön GTP:tä sitovaan proteiiniin. Tämän seurauksena GTP:n toiminnallisesti välttämätön hydrolyysi estyy, mikä johtaa GTP:n kertymiseen adenylaattisyklaasin säätelyalayksikköön, mikä määrittää entsyymin aktiivisen tilan ja sen seurauksena lisääntyneen c-AMP:n synteesin. c-AMP:n vaikutuksesta aktiivisten ionien kuljetus suolistossa muuttuu. Kryptassa epiteelisolut vapauttavat voimakkaasti Cl--ioneja, ja suolinukan alueella Na+- ja Cl--ionien imeytyminen vaikeutuu, mikä muodostaa osmoottisen perustan veden vapautumiselle suoliston luumeniin.

Koleravibriot selviävät hyvin matalissa lämpötiloissa; ne selviävät jäässä jopa kuukauden, merivedessä jopa 47 päivää, jokivedessä 3–5 päivästä useisiin viikkoihin, maaperässä 8 päivästä 3 kuukauteen, ulosteessa jopa 3 päivään, raaoissa vihanneksissa 2–4 päivään ja hedelmissä 1–2 päivää. Koleravibriot kuolevat 5 minuutissa 80 °C:ssa ja välittömästi 100 °C:ssa. Ne ovat erittäin herkkiä hapoille, kuivumiselle ja suoralle auringonvalolle sekä…Kloramiini ja muut desinfiointiaineet kuolevat 5–15 minuutissa, säilyvät hyvin ja pitkään ja jopa lisääntyvät avovesissä ja orgaanista ainesta sisältävissä jätevesissä.

Koleran patogeneesi

Infektion sisäänkäyntiaukko on ruoansulatuskanava. Tauti kehittyy vain, kun taudinaiheuttajat ylittävät mahaesteen (yleensä tämä havaitaan tyvivaiheen aikana, kun mahan sisällön pH on lähellä 7), saavuttavat ohutsuolen, jossa ne alkavat lisääntyä voimakkaasti ja erittää eksotoksiinia. Enterotoksiini eli kolerageeni määrää koleran pääoireiden esiintymisen. Koleraoireyhtymään liittyy kahden aineen läsnäolo tässä vibriossa: proteiini-enterotoksiini - kolerageeni (eksotoksiini) ja neuraminidaasi. Kolerageeni sitoutuu spesifiseenenterosyyttireseptori - gangliosidi. Neuraminidaasin vaikutuksesta gangliosideista muodostuu spesifinen reseptori. Koleraspesifinen reseptorikompleksi aktivoi adenylaattisyklaasin, joka käynnistää cAMP:n synteesin. Adenosiinitrifosfaatti säätelee veden ja elektrolyyttien erittymistä solusta suoliston luumeniin ionipumpun avulla. Tämän seurauksena ohutsuolen limakalvo alkaa erittää valtavan määrän isotonista nestettä, jolla ei ole aikaa imeytyä paksusuoleen - kehittyy isotoninen ripuli. Yhden litran ulosteella elimistö menettää 5 g natriumkloridia, 4 g natriumbikarbonaattia ja 1 g kaliumkloridia. Oksentelun lisääminen lisää menetettyä nestettä.

Tämän seurauksena plasman tilavuus pienenee, kiertävän veren määrä pienenee ja veri paksuuntuu. Neste jakautuu uudelleen kudosnesteestä suonensisäiseen tilaan. Hemodynaamisia häiriöitä ja mikroverenkiertohäiriöitä ilmenee, jotka johtavat nestehukkaan ja sokkiin ja akuuttiin munuaisten vajaatoimintaan. Kehittyy metabolinen asidoosi, johon liittyy kouristuksia. Hypokalemia aiheuttaa rytmihäiriöitä, hypotensiota, muutoksia sydänlihaksessa ja suoliston atoniaa.